16.8. ОСНОВИ І ФУНДАМЕНТИ В УМОВАХ ПІДТОПЛЕНИХ ТЕРИТОРІЙ

Обмеженість земельного фонду та широкий розвиток технологічних процесів, унаслідок яких виникають несприятливі явища, вимагають утворення обґрунтованої програми інженерної підготовки території й утілення її в життя. Напрям заходів інженерної підготовки територій і варіанти захисних заходів установлюють на основі загальної оцінки інженерно-геологічних умов будівництва, а також інженерних розвідувань у цілому. Перелік робіт указують у висновках до звіту про розвідування.

Ще у 1978 році на Україні було прийнято Постанову “Про заходи по поліпшенню захисту населених пунктів, підприємств, інших об’єктів і земель від селевих потоків, снігових лавин, зсувів, обвалів і просідань земної поверхні над гірничими виробками”. Згідно з цією Постановою складено кадастр зсувних територій та перелік підприємств і організацій, які розташовані в складних інже- нерно-геологічних умовах. Науково-дослідні інститути країни розробили сучасні ефективні споруди інженерного захисту, а також удосконалили методи прогнозування розвитку несприятливих явищ.

Поширеним явищем, яке має негативний вплив на будівництво в населених пунктах держави, є піднімання рівня ґрунтової води, перетворення верховодки на постійний рівень підземної води, тобто підтоплення великих територій. Наслідки підтоплення завжди негативні. Підтоплення провокує розвиток просідання лесових ґрунтів і перехід їх у пливунний стан, виникнення й розвиток зсувів, набухання глинистих ґрунтів, зміну температурного режиму ґрунту, затоплення підземних приміщень, зміну хімічного складу та властивостей ґрунтової води (див. рис. 16.10).

Потенційне підтоплення територій залежить від її природних умов; технологічних особливостей підприємств, розташованих на цій території; питомих витрат води. Ці чинники використовують для визначення типу підтоплюваності територій. Найбільшу вірогідність значного підвищення рівня ґрунтової води слід чекати там, де близько до поверхні розташовані водонепроникні шари ґрунту і відсутнє природне дренування.

Основні причини підтоплення:

461

ущільнення зріс на кілька метрів.

8.Витікання води з розгалуженої мережі інженерних комунікацій. На-

приклад, на території одного з металургійних заводів нашої держави тільки припустиме витікання з безнапірної каналізаційної мережі становило 50 тис. м3

за рік на площі 250 га. Витікання з водопроводу на тій же площі дорівнювало близько 11 тис. м3 у рік. Відомо, що в містах, де інженерні мережі експлуатуються десятки років, із кожних 100 м3 водозабору близько половини губиться у верхніх шарах ґрунту.

9.Вплив так званого баражного ефекту, коли підвищення ґрунтової води відбувається локально з причини влаштування поперек напрямку руху води будівель значної довжини, або пальових фундаментів, які утворюють штучну ущільнену слабководопроникну зону.

На ділянках деяких міст і промислових підприємств України за 15-20 років рівень ґрунтової води підвищився на 5-15 м. Загальна швидкість підняття води тут становить 0,25-1 м на рік (рис. 16.11). Слід відзначити, що інтенсивність підтоплення в містах трохи менша, ніж на територіях промислових підприємств.

Підтоплення завжди супроводжується зміною хімічного складу ґрунтової води, погіршуючи його. Це пов’язано з такими обставинами:

- підвищується загальна мінералізація підземної води; - у підземних водах з’являються нові складові частини внаслідок впливу

технології, що застосовується на даному підприємстві, підвищується концент-

рація таких іонів, як SO42− , Cl− , Ca 2+ , Mg + .

-розвивається нерівномірність мінералізації на площі залежно від розміщення джерел забруднення;

-мінералізується загальний стік зі зрошувальних територій, де використовуються мінеральні добрива;

-вплив фекальної рідини з міських каналізаційних мереж коли в ґрун-

товій воді з’являються органічні сполуки та іони NO3− .

Мінералізується вода внаслідок застосування деяких методів закріплення ґрунту (однорозчинна або дворозчинна силікатизація).

463

України.

Підняття рівня ґрунтової води спричиняє зміну напруженого стану ґрунту внаслідок гідростатичного та гідродинамічного виважування. Це явище особливо впливає на стійкість схилів. Тим більше, що при зволоженні механічні характеристики ґрунтів, які утворюють схил, зменшуються.

Осідання основи в зв’язку з підняттям рівня ґрунтової води визначають методом пошарового підсумовування. При цьому приймають, що на кожен розрахунковий момент часу осідання досягає кінцевої величини. Рівень підземної води, що піднімається в кожний момент часу, розділяє стисливу зону на два шари: водонасичений та природної вологості з різними характеристиками деформативності. Тому навіть для однорідної основи розрахунок ведуть як для двошарової. Вважається, що стислива товща ґрунту дорівнює заглибленню водотривкого шару.

Проектування профілактичних або постійно діючих водозахисних заходів (дренажі, запони, екрани, гідроізоляція), а також мережі свердловин для спостерігання за рівнем ґрунтової води виконується на базі оцінок потенційної можливості підтоплення відповідно до вказівок норм.

Окремі заходи, спрямовані на боротьбу з підтопленням поодиноких ділянок, будівель і споруд, не дуже ефективні, їх треба об’єднувати в комплексну систему інженерного захисту території міста, яка повинна включати: загальне водозниження; влаштування поверхневого стоку; локальну систему захисту будівель і споруд; утворення надійної системи водовідведення, боротьбу з витіканням води з інженерних мереж.

16.9. УЛАШТУВАННЯ ОСНОВ І ФУНДАМЕНТІВ НА ДІЛЯНКАХ, ПІД ЯКИМИ Є ПІДЗЕМНІ ВИРОБКИ

При розробленні корисних копалин підземним способом у порожнину, що створюється, зміщуються верхні шари ґрунту, а на земній поверхні виникає чашоподібна западина, котра називається мульдою зрушення. Розміри мульд залежать від різних чинників, наприклад, від товщини пласта, який розробляють, кута його нахилу до горизонту α (кута падіння); розмірів виробки уздовж та впоперек відповідно D1 і D2, радіуса кривизни земної поверхні R; фізикомеханічних властивостей ґрунту тощо. Такі несприятливі умови спорудження будівель виникають скрізь на територіях, де є підземні виробки, особливо на Донеччині, в Західній Україні та в інших місцях.

Аналогічні деформації мають місце в стародавніх історичних містах держави, там, де з давніх часів існують підземні виробки як сховища людей і речей, а також у великих містах, де існує й будується метрополітен.

Тривалість процесу зрушення залежить від орієнтації виробок у просторі, складу та міцності порід, глибини розроблення. Спостереження показали, що розвиток деформацій земної поверхні відбувається протягом 2...16 місяців (М. С. Метелюк та ін., 1984). Швидкість осідання складає не менше як 3...5 см за місяць, залежно від кута нахилу пласта, що розробляється. Якщо глибина розроблення такого пласта невелика, то на поверхні утворюються тріщини, про-

464

валля, вирви.

У межах ділянок, під якими є підземні виробки, поступово відбувається нерівномірне осідання земної поверхні, що зумовлює порушення роботи конструкцій будівель та споруд. Зміщення точок земної поверхні відбувається одночасно як по горизонталі, так і по вертикалі. Особливо активно йде процес на кінцевих ділянках мульди. В її центральній частині зростають вертикальні зміщення. Встановлено, що в різних вугільних басейнах відносні деформації зрушень неоднакові. Залежно від таких особливостей згідно з будівельними нормами території розподіляють на групи (табл. 16.13).

Таблиця 16.13. Класифікація підроблених територій за розмірами земної поверхні

Найсприятливіші умови будівництва складаються на територіях ІV групи. Якщо відносні горизонтальні деформації розтягнення або стиснення менші за 1 мм/м або радіус кривизни більший за 20 км, а уклон i ≈0, то ніяких заходів для захисту будівель від шкідливого впливу гірничих виробок не передбачають. Якщо деформації земної поверхні за прогнозом більші, ніж у І групі, то будівництво на таких територіях небажане. Для забудови слід вибирати такі ділянки, де корисні копалини вже видобуті, а процес деформування земної поверхні і формування мульди завершився або видобування почнеться після закінчення строку амортизації об’єктів, які плануються до будівництва.

Міцність, стійкість й експлуатаційна надійність будівель, які намічено спорудити на території з підземними виробками, значною мірою залежать від розміщення об’єктів відносно мульди, а також умілого застосування захисту їх від впливу гірничих виробок.

Розрахункові параметри ґрунту визначають залежно від групи територій, величини деформацій, прогнозу змін інженерно-геологічних умов ділянок.

Зусилля в елементах будівель залежать від конструктивних особливостей підземної частини будови, глибини закладання фундаментів, площі контакту фундаменту з ґрунтом, фізико-механічних властивостей ґрунту. Особливість розрахунку полягає в урахуванні зсуваючих зусиль по підошві фундаменту, а також його бічних поверхнях, нормального тиску на лобові поверхні фундаменту.

Досвід проектування будівель, споруджуваних на ділянках, під якими є підземні виробки, показав, що найбільше поширення одержали такі конструктивні заходи щодо пристосування до місцевого просідання:

-улаштування деформаційних швів зі спареними стінками;

-улаштування фундаментних, цокольних або поповерхових поясів без

465