Слои с грунтовыми водами

Грунтовые воды и их значение при возведении фундаментов

Ни для кого не секрет, что под землей есть вода. Об этом знали с древности, что подтверждается практикой устройства колодцев и скважин. Иногда подземная влага — единственный источник водоснабжения в отдельно взятой местности. Например, пустыня Сахара обладает огромными ее запасами, что позволяет местным кочевникам не умирать от жажды. Некоторые подземные воды используются в медицине. Но есть среди них те, с которыми человек вынужден бороться время от времени — грунтовые воды (или ГВ).

Вода под землей

Режим подземных вод — это те изменения, которые происходят с ними в зависимости от сезона, осадков, антропогенных и геологических процессов. От всего этого зависит и их количество, и состав.

Формирование подземных горизонтов

Существует несколько теорий того, откуда берется вода под землей. Все они имеют право на существование, поскольку наблюдения показывают наличие их всех. Весь вопрос в пропорции действующих факторов в разных водоносных горизонтах. Выделяют следующие пути образования подземных водоносных горизонтов:

1. Инфильтрация. Влага просачивается вниз после осадков, стекает по трещинам и капиллярам.
2. Конденсация в породах водяного пара из атмосферы.
3. Седиментация, когда поверхностный водный бассейн во время геологических катаклизмов закрывается горными породами.
4. Эндогенное образование воды. Оно происходит на больших глубинах, где под давлением осадочные породы становятся метаморфическими. При этом выделяется H2O.

Скорость этих процессов различна, как и особенности формирования в отдельно взятом регионе. Так, в горных районах, где в прошлом была бурная вулканическая деятельность, по мере продвижения вниз вода минерализуется. В других местах минерализация менее развита, однако тоже имеет место. При этом соседние водоносные слои могут иметь разный химический состав.

Водоносные слои

Аквафер, или водоносный горизонт, представляет собой слой осадочной горной породы, которая характеризуется определенной водопроницаемостью. Эти слои разграничены водоупорными слоями, чаще всего глиняными. Слой над водоносным горизонтом называется кровлей, под ним — подошвой.

Существуют различные классификации акваферов, но среди них интересны те, что имеют наибольшее хозяйственное значение; немаловажную роль играет и законодательное регулирование.

Водоносные горизонты делят на:

1. Напорные, или межпластовые. Они находятся под давлением и расположены на глубинах, требующих бурения. Напор может быть большим, и скважина будет фонтанировать. Такие воды называют артезианскими.
2. Безнапорные, или грунтовые. Эти воды подвержены аэрации, поскольку не имеют водоупорной кровли.

Первый тип вод является полезным ископаемым, и на их добычу требуется лицензия. Второй вы можете брать в любых количествах. Законодательством регулируется именно забор воды, служащей источником централизованного водоснабжения, а таковой является именно артезианская.

Нельзя сказать, что водоносные горизонты никак между собой не сообщаются. На практике они всегда взаимосвязаны. Любой межпластовый слой имеет область питания, область напора и область разгрузки, при этом питание осуществляется именно за счет грунтовой влаги. Область разгрузки может быть представлена несколькими вариантами:

• источник, выходящий на поверхность;
• инфильтрация артезианских вод в грунтовые на месте разрыва кровли;
• подводные ключи, питающие водоемы; существуют целые озера именно с таким характером питания.

Таким образом, верхний водоносный горизонт, занимающий промежуточное положение между поверхностным и межпластовым, служат источником питания тех и других и сами от них зависят.

В одной из деревень хозяин участка решил пробурить скважину «на песок». Участок был куплен не так давно и переведен из категории земель сельхозназначения в категорию ИЖС. После бурения из скважины пошла вода, но для питья и полива огорода она не годилась: содержание солей превышало все пределы и по степени минерализации вода подходила под понятие «лечебная». Недалеко была зона разгрузки пласта минеральной воды, но хозяин этого не учел. Как оказалось, ошибся он всего на два метра.

Свойства воды в грунте

Поскольку именно с безнапорным пластом человеку чаще всего приходится сталкиваться, имеет смысл рассказать именно о нем.

Безнапорный водоносный горизонт имеет различную мощность. Она определяется по среднему расстоянию от водоупорной подошвы до верхнего уровня, который можно наблюдать в колодцах.

Уровень грунтовых вод

Это непостоянная величина. То, насколько далеко будет находиться вода от поверхности земли, зависит от нескольких факторов:

• количество выпадающих осадков;
• уровень воды в водоеме, к водоразделу которого относится конкретный горизонт;
• сезон;
• наличие мест добычи полезных ископаемых рядом;
• мелиорация земель;
• наличие систем водоотведения.

Так, УГВ повышается весной, когда оттаивает сезонная мерзлота и начинается половодье. При обильных дождях он также повышается, но скорость инфильтрации осадков, образующих так называемую верховодку, зависит от проницаемости грунтов. Например, песок впитывает влагу быстро, а суглинки — медленно. Грунт между поверхностью земли и верхним уровнем воды называют зоной аэрации, а все, что ниже — зоной насыщения.

На более высоком уровне влагу поддерживают леса. Причем режим грунтовой и поверхностной воды в районе речных долин тесно взаимосвязан. Если вырубаются леса вдоль реки, то река постепенно мелеет; сказывается как уменьшение водосбора, так и засорение русла прибрежными породами во время осадков.

Снижению УГВ способствуют добыча полезных ископаемых и устройство систем водоотведения, причем во втором случае это делается целенаправленно, а в первом является побочным явлением.

Химический состав

Как известно, дистиллированной вода бывает разве что в лабораториях. Подземная же имеет различное количество минералов, и по их содержанию ее делят на пять степеней минерализации:

• пресная, с содержанием солей до 1 г/л;
• слабосолоноватая, 1−3 г/л;
• солоноватая, 3−10 г/л;
• соленая, 10−15 г/л;
• рассол, более 50 г/л.

Практическое значение имеет не только количество растворенных веществ, но и их состав. Он зависит от состава фильтрующих слоев грунта и режима ГВ. Так, различен химический состав вод, имеющих разные направления и скорость течения.

Некоторые компоненты, содержащиеся в воде, могут разрушать камень, металл и бетон. Скорость разрушения различна, но в любом случае агрессивная среда снижает срок службы подземной части здания, поэтому исследование химического состава воды следует провести перед закладкой фундамента.

Нормативный показатель кислотности среды для бетонных конструкций — pH=6. Понижение или превышение его чревато разрушением металла и бетона. К этому приводит активность следующих веществ:

1. Углекислота. Она может вымывать из бетона как карбонат кальция CaCO3, так и гидроксид Ca (OH)2. Неравновесное содержание углекислоты в грунте приводит к тому, что деталь фундамента постепенно «худеет», лишаясь кальция.
2. Сульфат-ионы. Соли серной кислоты сильно диссоциируют в воде, и ионы SO4 вступают в реакцию с компонентами бетона, которые увеличиваются в объеме (вспучиваются).
3. Хлорид магния MgCl2 усиливает действие угольной кислоты, образуя водорастворимый хлорид кальция.
4. Свободный кислород. Повышенное его количество приводит к коррозии металла.
5. Соли натрия, калия и других металлов.

Предельные показатели пороговых значений концентрации этих веществ сильно варьируют. Все зависит от фильтрующих способностей грунта и применяемого типа бетона.

Причинами, повышающими агрессивность ГВ, чаще всего служат природные явления. Так, обилие известняка в грунтах не может не сказываться на содержании кальция и углекислоты в воде, а наличие болота делает ее кислой. Деятельность человека тоже оказывает влияние на химический состав ГВ; иногда оно прямое, особенно в районах, где расположены промышленные предприятия горнодобывающего комплекса, а иногда является следствием отсутствия знаний.

В приморских областях можно встретить такое явление, как соленая вода в колодцах. Она поступает туда в случаях, когда пресную выкачивают бесконтрольно и запасы воды пополняются инфильтрацией из моря. Чем ближе находится источник к морю, тем меньше вода успевает освободиться от солей и со временем становится непригодной для питья. В связи с этим некоторые страны, например, Израиль, контролируют уровень ГВ, что очень актуально при засушливом климате.

Фундаменты и вода

При строительстве нужно учитывать как УГВ, так и состав воды и грунта. Наиболее важными параметрами, влияющими на тип конструкции фундамента и применяемые материалы, являются соотношение УГВ и глубины промерзания, а также химические свойства воды.

Определение глубины залегания

Многим людям, проживающим в средней полосе России, знакомо такое явление, как морозное пучение грунтов. Оно вызвано замерзанием влаги в порах и капиллярах суглинков и супесей. Песок и скальные грунты к пучению не склонны. Силы морозного пучения способны разрушить неправильно заложенный фундамент.

Если есть такие грунты на участке, следует определить два параметра: глубину промерзания в вашей местности и УГВ. Если грунтовые воды располагаются ниже глубины промерзания, подошва фундамента может находиться выше ее, насколько это позволяет несущая способность грунтов по отношению к весу вашего дома. При высоком УГВ существует несколько решений:

1. Подошву фундамента можно расположить на 20 см ниже глубины промерзания. Такое решение применимо для тяжелых зданий, что связано с большей несущей способностью нижележащих слоев.
2. Можно понизить уровень воды, сделав дренаж участка и водоотведение в ливневую канализацию. Эта мера хорошо себя зарекомендовала там, где такая канализация есть или ее легко соорудить.
3. Повысить уровень участка при помощи щебня и песка так, чтобы УГВ оказался ниже уровня промерзания. Вынужденная и дорогостоящая мера, но безальтернативная там, где участок находится в низине.
4. Провести утепление грунта около дома при помощи теплоизоляционных плит, а недостаточную несущую способность компенсировать шириной подошвы, вплоть до залива единой монолитной подушки.

Бетон для агрессивных сред

Полной защиты от химической агрессии пока не придумали, иначе все железобетонные конструкции стояли бы вечно. Но некоторые мероприятия помогут продлить срок службы вашего подземного сооружения. Они призваны защитить конструкцию от проникновения влаги и снизить негативное воздействие последней, если она все-таки просочилась внутрь.

1. Уделяйте внимание плотности бетона. Важен не только правильный замес, но и вибрация. Уложенный бетон не должен иметь пор и трещин.
2. Не используйте известняковый щебень, если вы обладатель кислых грунтов. Замешивайте бетон на гранитном, он хоть и дороже, но влиянию кислоты подвержен куда меньше.
3. Хорошая гидроизоляция фундамента — залог его долгой службы. Тщательно изолированные стены фундамента не намокают. Гидроизоляционные мероприятия лучше начинать с основания в виде стяжки, которое следует обработать битумной мастикой. Так вы добьетесь большей герметичности.
4. Если вам не повезло, и ваш участок «богат» солями серной кислоты — сульфатами, для вас есть решение. Оно заключается в цементе. В настоящее время выпускается четыре разновидности сульфатостойкого цемента. В нем сведено к минимуму содержание железа и алюминия, поэтому бетоны на таких цементах не разрушаются даже в морской воде. Стоимость его от 300 рублей за мешок, что не сильно дороже обычного портландцемента.

Если же вы хотите дом с подвалом, попробуйте все-таки избавиться от излишка ГВ на участке. Как бы тщательно вы ни оберегали ваш фундамент, поверьте, вода дырку найдет.

Источник

О водоносных слоях

Существует несколько видов источников воды питающих колодцы. К основным относятся грунтовые воды. Про эти водоносные горизонты пойдёт речь.

Грунтовые воды, отличаются по химическому составу, ёмкости, скорости наполнения, надёжности и даже долговечности.

1. Верховодка — водоносный горизонт, скапливающийся близко к поверхности в пустотах почвы с водоупорным слоем в результате осадков или испарений. Летом иссыхает, а зимой замерзает. Верховодки часто загрязнены, отличаются повышенным содержанием железа или марганца. Такой источник мало кому подойдёт. Двигаемся дальше…

2. Капилярка – те же грунтовые воды, прошедшие через водоупорный слой. Качество воды немного лучше, так как пройдено намного больше почвенных слоёв, что даёт дополнительную фильтрацию. Понять, что это за «капилярка» можно во время строительства колодца. Вы увидите, если постараетесь, падающие со стен капли воды и сочащиеся ручейки.

Неплохой вариант для тех, кто экономит на всём, в том числе на воде. Дело в том, что жидкость, таким способом набирается долго. Если почва хорошо проводит влагу, то быстрее, ну а если сплошная глина, то здесь поможет терпение. По наблюдениям, на глине вода набирается по 20-30 сантиметров в сутки — это 150-200 литров. Даже для самого маленького хозяйства это вообще ничего. Ну а если приключилась засуха, то с таким колодцем останется только вызвать шамана с бубнами. Немного лучше, но всё равно не то. Читать не устали?) Тогда интересное впереди!

3. Вода на песке (плывуне) – то о чём вы мечтали! О бесконечном источнике чистой, мягкой, полезной воды! Но тут есть несколько маленьких неприятностей, которые не позволят в полной мере разгуляться душе дачника или фермера. Спокойно! Сейчас всё разъясню.

Вот копатели дошли до песка, вы видите, как из него пробивается на свет божий махонький такой (тут вынужден оговориться — бывает и очень мощный), но полный сил и уверенности родничок. Вы на волне безудержного счастья, томясь в предвкушении большей награды, кричите на рабочих — «Капайте дальше!». Но природа непреклонна. Рабочие бы с радостью заработать чуть больше, а пожить ещё хочется.

Да!, дальнейшие работы опасны, так как песок ненадёжная структура и подмываемый стремительно несущимися потоками, может унести с собой и рабочего вместе с кольцами в те края, куда не ступала нога человека. Но даже если вы наняли супермена и ему работа по плечу, то тут спешу вас постараться взглянуть на вещи рационально. Если вкопать дополнительные кольца, то рискуете перебить жилу и родничок зажурчит вам последний раз на прощанье.

Когда мы немного успокоимся и будем готовы продолжить беседу, я вам поведаю о том, что не так уж мало плюсов у такого источника. Несмотря на то, что заполняться водой, скорее всего, будет не больше одного или двух колец скорость наполнения будет колоссальной, что соответственно даёт не количественное, а качественное преимущество. Но в этом моменте спрятался ещё один коварный подвох.

В колодцах на плывуне часто намывает песок, который препятствует подъёму воды. Происходит это по разным причинам. Чтобы не уходить о т темы опишу одну самую распространённую. Многие не знают и даже не догадываются, что в колодце на плывуне будет намывать песок потоками проходящей воды. Я говорю сейчас, как про тех, кто заказал строительство колодца, так и про тех, кто его построил.

Чтобы плывун не мешал вам своей назойливостью, ему надо указать на его место. Делается это разными способами. Я кратко опишу, как делаем это мы и до нас многие поколения потомственных мастеров обслуживания колодезных сооружений. Смастерённый специальным способом осиновый щит (из дерева осины) кладётся поверх плывуна, тем самым блокирует его дальнейшие поползновения. Но плывун очень настырный товарищ и будет пытаться подвинуть или перевернуть щит. Но этот случай мы предусмотрели и загрузили поверх щита тяжёлые для плывуна камни или распорки. Теперь он не сможет скрыть от вас драгоценную воду.

А вы знали, что плывун это хранитель подземных вод?

Где плывун там вода чистая, живая, полезная. Как человек добирается до такой воды, то плывун тут как тут пытается спрятать под собой живой источник. Вот такую мифологию я сочиняю на ходу

Ну а теперь пришёл черёд рассказать про то, к чему собственно я и вёл это повествование. Про самый Желанный! Вечный! Животворящий! Тот самый источник ценнейшей воды, который трудно найти, но можно. Он появляется внезапно, когда его уже не ждёшь. Можно пройти и тридцать и сорок колец разнообразного грунта, прежде чем он от одного последнего удара лопатой стремительно побежит вверх, щекоча пятки испуганному копателю.

Практически неисчерпаемый он с лихвой окупит затраченные средства и терпение. Да, бывают досадные случаи, когда этот источник найти не удаётся. Причин тут может быть множество. От неправильного выбора места для строительства колодца до нехватки средств у заказчика. Здесь как в лотерею, если руководствоваться исключительно соседским опытом и мастерством копателей. Шанс найти тот источник возрастает, если вы сами основательно подготовитесь и соберёте как можно больше полезной информации.

Я же от себя рекомендую, прежде чем начать строительство колодца, на предварительно выбранном месте провести геологоразведку. Удовольствие не из дешёвых, но если средства позволяют, то вы существенно сэкономите себе и копателям нервы и время и возможно впустую потраченные деньги, если источника там не окажется.

Договариваться надо на строительство колодца до напорной воды или песчаника (в этом случае глубже копать нельзя). Естественно с указанием максимального количества колец. В противном случае, если вы договоритесь на допустим 15 колец, то копатели, выполнив этот объём и не наткнувшись на необходимый источник вправе закончить работы и потребовать оплаты. А ежели шахта в таком виде простоит сутки и более, то есть вероятность того , что грунт сцепит кольца и дальнейшие работы кольцами этого же диаметра практически будут не возможны. Останется вариант углублять ремонтными меньшего диаметра, а ими особо не накопаешь ввиду того, что пространство постоянно сужается и копателю внизу просто негде развернуться. Тут есть риск, что ремонтными кольцами до источника можно и не дойти. Поэтому планируйте и рассчитывайте заранее и максимально детализировано.

Ну и конечно же мы с радостью предложим наши услуги по углублению, строительству, чистке колодцев. А также сантехнические работы по загородному дому.

Не обещаю, что у нас дёшево, зато качественно и с душой! Обращайтесь!

Иван Покровский

Автор статьи и колодезный мастер нашей компании.

Возможно, материал будет полезен вашим знакомым. Поделитесь статьей в социальных сетях.

Источник