Строительство технологий при грунтовых водах

Водопонижение грунтовых вод на строительных площадках.

Зачастую грунтовые воды находятся достаточно высоко, чтобы мешать рытью котлована, заливке фундамента или установке свай. В таких случаях необходимо реализовать систему мероприятий, призванных осушить участок на нужную глубину. Водопонижение грунтовых вод на строительных площадках имеет своей целью трансформацию консистенции грунта лишь на временной основе. То есть, до тех пор, пока строительство не пройдет этап гидроизоляции фундамента и не поднимется выше уровня грунтовых вод (УГВ).

Различных способов осушить грунт довольно много, к тому же они часто комбинируются. Для правильного выбора подходящей методики проводят гидрогеологическое исследование. Его цель — определить количество, качество, происхождение грунтовых вод, а также состав грунта и его фильтрационные способности. По результатам анализа полученной информации принимается решение о методике понижения УГВ в данном конкретном случае.

Классификация и методология способов водопонижения

Учитывая, что не бывает одинаковых гидрогеологических условий, способы понижения воды на строительных участках постоянно дополняются. Порой применяемая методика представляет собой систему из множества позиций. Поэтому классифицируются они по нескольким признакам.

По используемому методу

• С применением иглофильтров – колодцев из трубных секций диаметром 40-70 см, нижний сегмент которых представляет собой фильтрационное звено с режущим наконечником. С помощью этого наконечника и мощной струи иглофильтр погружается в грунт гидравлическим способом. Установки являются частью системы для понижения уровня воды на участке.
• Открытый способ предполагает защиту котлована сплошными свайными или шпунтовыми стенками, укрепляющими откосы. Шпунты не пропускают воду, позволяя просачиваться ей лишь на уровне дна, где находятся приготовленные водосборники.
• Закрытый метод заключается в бурении на территории строительного участка приемных колодцев. Затем, по мере их наполнения, вакуумным либо гравитационным способом, из этих водосборников откачивают воду, производя водопонижение котлована.
• Уплотнение грунта производится несколькими способами, еще и укрепляющими его: заморозка, цементация, битумизация, а также закачка в грунт жидкого стекла (силикатизация). Замораживание грунтовых вод – временное мероприятие, но прочие технологии дают постоянный эффект. Это — несомненный плюс, особенно при возведении крупных подземных объектов (станции метро, тоннели, паркинги и пр.). Инъекционные трубы иногда используют в качестве электродов, применяя электросиликатизацию, значительно ускоряющую и усиливающую уплотнение пород.
• Пневматическое водоотведение , называемое еще отжатием, предполагает создание высокого давления в глубине грунта. Метод позволяет отжать воду по вертикали, а также по горизонтали давлением сжатого воздуха. Основная его особенность в том, что отжим получается быстрым и эффективным, но краткосрочным.
• Электроосмотическое водопонижение заключается в погружении в грунт больших металлических стержней – катодов, анодов. Электромагнитные поля, возникающие при подаче постоянного тока, изменяют направление движения подземных потоков, что приводит к понижению уровня грунтовых вод. Кроме того, данный способ значительно повышает несущую способность грунта, а также понижает его растворимость водой. Происходит это за счет возникновения гидроксида того металла, из которого сделаны аноды, и уплотнения этими гидроксидами грунтовых пород путем диффузии.

По глубине и времени проведения работ

• Поверхностное водоотведение заключается в бурении скважин с поверхности земли вокруг котлована. Эти мероприятия приводят к образованию стабильной депрессионной воронки (участка с пониженным давлением). Теперь, при наличии пород глубже водоносного уровня, способных поглощать воду, ее не выкачивают наверх, а продавливают по скважинам вниз. При наличии подходящих гидрогеологических условий, такая схема очень эффективна для водопонижения котлована. Однако имеет серьезный недостаток – все или почти все скважины должны работать одновременно и стабильно.
• Подземное понижение УГВ предполагает бурение скважин с дна выработки. Данный способ эффективен при любых условиях, но более трудоемок и длителен.
• Комбинированный способ применяют, когда поверхностное осушение не дало нужного результата.
• Предварительное водоотведение производится до начала нулевого этапа строительства. Применяется при наличии мощных водоносных слоев с целью создания условий для начала строительных работ.
• Параллельное водопонижение на строительной площадке осуществляют одновременно с копкой котлована, траншеи.

Учитывая, что система методик так сложна и разнообразна, подробное рассмотрение здесь имеют лишь некоторые ее компоненты. Те, что являются универсальными, а также используются при реализации практически любых мероприятий данной тематики.

Технология водопонижения иглофильтрами и ее методики

Эта технология представляет собой применение системы иглофильтровых установок, смонтированных через каждые 1.5 м вокруг котлована или траншеи. Агрегаты соединяются между собой водосборным коллектором на поверхности земли. Откачка воды производится насосной установкой, оборудованной помимо основных, резервными насосами для водопонижения.

Попутно с откачкой воды из установок, понижается УГВ в близлежащих слоях благодаря дренирующим свойствам грунтовых пород. Тем самым создается так называемая депрессионная линия – новая граница УГВ.

Методика погружения иглофильтра

Для погружения иглофильтровых установок применяют два метода: с помощью предварительно пробуренных скважин, а также посредством закачиваемой в трубу воды под большим давлением (300 кПа). Нижнее звено установки – фильтрационное, которое состоит из перфорированной внешней трубы и цельной внутренней. Снизу внешней трубы имеется режущий наконечник, а также два клапана, работающие при погружении иглофильтра в землю гидравлическим методом.

Доходя до конца внешней трубы, напор воды выдавливает шаровой клапан вниз, а второй — кольцевой – вверх. При этом герметизируется технологический зазор между внешней и внутренней трубами. Затем напор, выходящий из наконечника, подмывает грунтовую породу, благодаря чему иглофильтровая установка погружается глубже. Когда же начинается отсос воды, во внутренней трубе создается разрежение, способствующее возвращению клапанов в исходное положение. Из-за того, что кольцевой клапан уходит вниз, зазор между трубами открывается, а грунтовая вода, пройдя через фильтрационное звено, попадает в нижний конец внутренней трубы.

Применение иглофильтровой системы водопонижения

На участках с песчаным грунтом использование иглофильтров дает максимальный эффект. Здесь понижение УГВ с помощью одноярусных агрегатов в средних условиях достигает 5 м . При необходимости более глубокого осушения требуется применение двухъярусных установок.

Эжекторы

Эжекторные установки для водопонижения иглофильтрами представляют собой систему с высоким давлением воды. На поверхности земли смонтирован насос с циркуляционным баком, от него идет распределительный коллектор, через который вода опускается в эжекторы.

Эжектор – это водоструйный насос, помещенный внутрь второго снизу яруса иглофильтра.

После прохода эжекторной насадки под давлением свыше 0.7 МПа, водяной столб по внутренней цельной трубе поднимается вверх, создавая вакуум в эжекторе. Благодаря этому происходит откачка грунтовой воды в циркуляционный бак, куда она попадает вместе с рабочей. А ее отвод из бака обеспечивается обычными насосами либо гравитацией.

Данный метод настолько значительно повышает эффективность мероприятий по понижению УГВ, что имеет принципиальное значение. Особенно это касается работ по осушению грунтовых пород с низкими фильтрационными свойствами.

Электроосмос

Согласно законам электрокинетики, пористые тела имеют свойство перераспределять влагу внутри себя под воздействием электрического поля. Часть объема тела, имеющая положительный заряд, отдает влагу той части, которая имеет отрицательный заряд.

Практически это происходит следующим образом: на расстоянии 1-1.5 м в сторону выработки от иглофильтровых установок, в землю помещают металлические стержни. На иглофильтры подают постоянное напряжение (отрицательный полюс), а на стержни – напряжение от положительного полюса источника тока. Под воздействием образовавшегося электрического поля влага высвобождается из близлежащей грунтовой породы, перемещаясь при этом в сторону иглофильтровых агрегатов. Такая технология повышает фильтрационные возможности грунта более чем в 20 раз.

Вакуумное водопонижение

Принцип действия данной технологии основан на создании пониженного давления (вакуума) внутри колодцев или скважин. Иглофильтровые установки часто используются, как необходимые для вакуумного водопонижения скважины. Такое понижение УГВ необходимо, когда влага не может поступать в приемник (колодец) самотеком из грунтовых пород достаточно интенсивно. Например, по причине их низкой способности пропускать влагу. Однако использование иглофильтров, как колодцев или скважин, возможно лишь при полной изоляции от атмосферного давления.

Водопонижение котлована вакуумной установкой, видео:

При необходимости осушения грунтовых пород на глубину более 20 м применяются специальные скважины диаметром 40 см, оборудованные фильтрами. Мощные насосы высокого давления производят откачку грунтовых вод из таких скважин.

Источник

Участки со сложным грунтом, высоким уровнем вод. Можно ли построить дом? на сайте Недвио

На нашем портале Nedvio.com мы уже неоднократно говорили о том, насколько важно проверить качество земельного участка перед покупкой. И что лучше выбирать ЗУ с ровным рельефом, правильной формы, подальше от воды и тяжелых зданий. Но что делать если вы нашли идеальный участок, но он находится рядом с рекой, затапливается и, что еще хуже, имеет провалы грунта? Совсем отказаться от идеи построить на нем дом?

Этого делать вовсе не обязательно. Но вы должны понимать все риски строительства дома на участке со сложным грунтом. Вы должны понимать, что фундамент на такой земле может с высокой вероятностью деформироваться, а стены — пойти трещинами. Чтобы минимизировать эти риски, необходимо будет провести тщательную георазведку участка, максимально обезопасить дом еще на этапе подбора проекта, адаптации конструкции и выбора строительных материалов.

В данной статье мы расскажем о рисках строительства на участках со сложным грунтом и высоким уровнем грунтовых вод, а также о необходимых мерах, чтобы снизить их воздействие на конструкцию здания.

На каких почвах опасно (рискованно) строить дом?

Чтобы ответить на этот вопрос, начнем с того, что подразумевается под подходящий тип почвы для строительства дома. Такие грунты геологи называют простыми. В них нет риска затопления здания подземными водами — они находятся ниже проектного уровня фундамента. Слои почвы в таких участках стабильны, а грунт является несущим, а его слои расположены параллельно поверхности земли.

Напротив, сложными участками называют территории с нестабильным составом почв. Слои почвы в них не сплошные, а грунтовые воды могут подниматься выше уровня фундамента.

Такие участки являются самыми сложными для строительства, а следовательно постройка дома потребует больших финансовых затрат. Они включают в себя районы, подверженные опасности оползней или карстовых явлений, и районы, в которых структура почвы повреждена в результате крупных горных и раскопочных работ, добычи полезных ископаемых. Из-за нестабильности состава почв, на таких участках возможны оползни, то есть движение земли может происходить как вертикально, так и горизонтально.

Другим типом сложных почв являются, так называемые, слабые почвы, в которых вода поднимается очень высоко. Их еще называют участки с высоким уровнем грунтовых вод и, как правило, они отличаются высоким содержанием торфа или глины. На поверхности таких участков часто наблюдаются лужи и локальные очаги затопления водой.

Еще один сложный тип грунта для строительства дома — это, так называемые, насыпные почвы (то есть те, что были перемещены человеком с места их естественного залегания, без должных работ по уплотнению). Как правило, насыпные почвы чаще всего встречаются рядом с крупными стройплощадками и карьерами и представляют собой землю с большим содержанием песка и глины. Такие почвы следует обязательно уплотнять, и при контакте с дождевой водой они легко пластифицируются (становятся мягкими). Строить дом на неуплотненных насыпных почвах запрещено.

Имейте ввиду, что некоторые типы почв (например, торф или мокрая глина) не способны нести даже небольшую нагрузку. Под весом дома они значительно деформируются, что приводит к тому, что фундамент и здание движутся вместе с ними, что быстро приводит к появлению трещин и даже откалывания частей стен и фундамента.

Как правило такие участки находятся в районах, где раньше были различные типы водохранилищ, ручьев и рек, в то время как сейчас они представляют собой пышные луга. Земля с высоким уровнем грунтовых вод также встречается в поймах речных террас, где во время паводка вода затопляет соседние участки суши, прилегающие к руслу реки, — в результате осаждаются мелкие частицы, которые свободно образуют слабую почву, или так называемые аллювиальные почвы.

В последние годы стало модно строить дома на берегу рек и озер. Исходя из вышесказанного, мы можем сделать вывод, что участки в таких местах могут быть не пригодными для строительства. Как же понять: где можно построить дом, а где нельзя? Рассмотрим их особенности более подробно.

Строительство дома на участке в пойме реки. Что важно учесть?

Строительство дома в пойме реки всегда представляет собой большой риск, поэтому стоит заранее оценить условия, чтобы избежать неприятностей в будущем. Как проверить, являются ли районы, где вы собираетесь построить дом, пойменными? Прежде всего, стоит заглянуть на специализированные сайты с геологическими картами вашего региона. К примеру такую карту по Московской области можно посмотреть здесь: http://www.etomesto.ru/map-geologicheskaya-karta-moskvy/.

Даже если интересующего вас участка на карте нет, желательно подстраховаться и собрать как можно больше информации об особенностях почвы на данной территории. Можно приехать в поселок после обильных дождей и паводков, посмотреть как ведет себя почва, долго ли высыхает? Еще можно пораспрашивать местных жителей на предмет того, случаются ли здесь наводнения, выходит ли река из берегов, и как часто?

Кроме того, если вы планируете купить участок в пойме реки, мы настоятельно рекомендуем обратиться к геологам, заказать геоподоснову участка, и взять анализы грунта на обследование. По результатам этих геологических исследований вы узнаете: как построить дом в данном районе, какая часть вашего участка находится под угрозой и должна ли она быть исключена из застройки.

Еще один хороший способ — опросить соседей. Спросите часто ли попадает к ним вода в подвалы? Какой обычно уровень воды в колодце? И как часто высыхает вода вокруг дома после дождя?

Другой способ, чтобы оценить высокий ли уровень грунтовых вод на участке — осмотреть на растения, растущие на нем. Если вы видите, что на участке, в основном, растут такие виды, как: ива, ольха, полевой хвощ, вата и камыш — это прямой признак того, что он часто превращается в болото.

Выбирая участок в пойме реки, безопаснее всего построить дом без подвала. Все дело в том, что на участках с высоким уровнем грунтовых вод, построить фундамент будет очень дорого и сложно, и основные затраты уйдут на обустройство гидроизоляции.

Имейте ввиду, что грунт в пойменной зоне реки обладает совершенно другим составом. Такая земля очень быстро становится мягкой, и при намачивании водой теряет свою прочность. Построенные на таких почвах фундаментные стены должны иметь гидроизоляцию тяжелого типа и должны быть выполнены в виде герметичного корпуса для защиты от воздействия грунтовых вод.

Еще один способ построить дом на участке с высоким уровнем грунтовых вод — разместить первый этаж на железобетонных сваях, которым не страшно затопление водой. Такой дом должен быть расположен в самой высокой точке участка, с более короткой стеной или под углом к, так называемой, ​ожидаемой волне. Кроме того, его необходимо дополнительно защитить от возможных паводков, возводя небольшие земляные насыпи, либо высаживая кусты или деревья на участке на пути воды.

Строительство на участке рядом с карьерами и тяжелыми домами. Что важно учесть?

Любые глубокие раскопки грунта не проходят бесследно для стоящих рядом построек. Структура почвы становится более нестабильной и на соседних территориях могут возникать смещения и даже оползни.

Такие сложные участки под строительство, как правило, находятся рядом с высотными домами (у которых массивный и глубокий фундамент), либо строительными карьерами. Причем расстояния между ними могут быть длиной в сотни метров, но это не уменьшает риск возникновения оползней.

Основные типы повреждений грунта включают в себя:

• поверхностные деформации (впадины, провалы в грунте);
• водные деформации (повышение уровня грунтовых вод);
• и, так называемые, горные шоки.

Учитывая степень деформации рельефа местности, устанавливается категория пригодности земли под застройку. Есть территории, на которых вообще строить запрещено. Узнать о том, попадает ли интересующий вас участок в зону риска, вы можете обратившись в местную администрацию.

Строить или не строить дом на таких почвах? Построить дом на участках с деформацией грунта, связанного со строительством или добычи полезных ископаемых, можно. При этом необходимо обеспечить адекватную защиту здания уже на этапе адаптации готового проекта и выбора строительных материалов.

Первым делом необходимо заказать геологоразведку участка. Все неблагоприятные условия грунта должны быть приняты во внимание, что поможет предотвратить возможные повреждения фундамента и стен в будущем.

Выбирая проект дома на участке со сложным грунтом, лучше остановиться на небольшом, компактном доме с правильной, прямоугольной планировкой. Для этого конструкционные стены должны быть расположены в одной плоскости по всей ширине и длине здания. Если вы хотите построить на таком участке дом неправильной формы, необходимо будет разделить его на структурно независимые части, т. е. сегменты, используя компенсаторы.

Начиная строительство дома на сложном участке важно выбрать правильный тип фундамента. В зоне повреждения грунта фундамент должен быть построен из железобетонных плит, связанных по диагонали с помощью стяжек, образующих железобетонную решетку. Также можно использовать фундамент в виде железобетонной плиты.

Что касается подвала — дом на таких участках должен быть либо без подвала, либо иметь сплошные подвалы, закрывающие все стены по периметру. При обустройстве фундамента на поврежденном грунте, нужно обязательно предусмотреть песчаную подушку толщиной 40-100 см, в зависимости от длины здания и характера деформаций почвы.

Строительство на торфяном участке (с преобладанием торфа). Что важно учесть?

Строить дом на земле с преобладанием торфа тоже очень рискованно. Обычно это районы, где раньше были водоемы и водохранилища. Такие участки легко определить на взгляд — как правило, на них или рядом с ними очень влажно, а из самого грунта прорастает очень высокая и пышная растительность.

Такой грунт по своим свойствам очень похож на тот, что преобладает в пойменных участках. Поэтому, если вы решили построить дом на торфяном участке, можно руководствоваться теми же принципами строительства, что и на землях с высоким уровнем грунтовых вод.

Чем чревато строительство на участках со сложным грунтом?

Высокий уровень подземных вод, нестабильный грунт и неблагоприятный состав почв может значительно увеличить стоимость строительства дома, потому что придется применять достаточно специфические и дорогие строительные технологии.

Следует быть готовым к тому, что на таких участках намного дороже будут стоить работы по строительству фундамента, гидроизоляции, проектирования, а также ландшафтные работы, связанные с укреплением участка.

Поэтому, если при осмотре участка, у вас возникли даже небольшие сомнения о пригодности грунта под строительство, у вас всегда есть 2 пути:

• отказаться от покупки и перейти к осмотру других объектов;
• либо начать исследование участка, заказать геологическую экспертизу и принять окончательное решение.

Геологические исследования стоят недешево, но если этого не сделать, последствия от неправильного строительства, возможных оползней, появления трещин на здании и даже разрушения дома обойдутся вам гораздо дороже.

Так что решать вам. Но если вы собираетесь строить дом на участке со сложным грунтом, либо если планируете построить дом с подвалом или цокольным этажом на участке с высоким уровнем подземных вод — мы настоятельно рекомендуем заказать данную услугу.

Что входит в геологические исследования участка?

Если говорить в двух словах, суть геологических исследований заключается в том, что геолог-инженер приезжает к вам на участок, с целью взять пробы грунта и отвезти их на анализ в лабораторию. Кроме того, инженеры делают необходимые замеры территории, фотографии и создают так называемую топографическую карту вашего участка. По итогам этих исследований вы получаете рекомендации о том, как лучше построить на таком участке дом и какой проект будет более безопасным, с точки зрения структуры почвы и подземных вод на участке.

Для этого инженеры бурят на участке специальную геологическую скважину, с которой собираются образцы для исследований. Современные методы анализа позволяют с помощью компьютера определить, есть ли грунтовые воды на участке, как их уровень колеблется в зависимости от сезона, какая почва присутствует на участке, какова нагрузочная способность почвы.

Помимо данных отчетов, вы также получите геологическую карту, глубину залегания и несущие параметры слоев грунта.

Такая документация включает в себя:

1. карту с отмеченными местами исследования;
2. инженерно-геологические разделы, иллюстрирующие геологическое строение грунта;
3. информацию об уровне грунтовых вод;
4. текстовую часть, которая содержит выводы из исследования и рекомендации по выбору надежного фундамента будущего здания.

Если исследование грунта затруднено, тогда требуется более точная геологическая и инженерная документация. В случае если будет обнаружено наличие несвязных грунтов (песка, гравия), необходимо дополнительно оценить степень их уплотнения, с использованием метода динамического зондирования. Он заключается в управлении зондом с помощью свободного груза, и подсчета ударов, необходимых для погружения его в землю на определенную глубину. Метод статического зондирования служит аналогичной цели. В этом случае зонд вдавливается в землю с постоянной скоростью.

По результатам исследований, геологический инженер может не только дать оценку качества земли на вашем участке и выявить потенциальные угрозы для здания, но также дать рекомендации относительно проекта дома. Например, порекомендовать возведение монолитных подвальных стен в доме на склоне, глубоком фундаменте или использование водонепроницаемого бетона, когда основаниям угрожает вода. А в случае более слабого грунта порекомендовать построить дом на фундаментной плите.

На основании проведенных исследований геологи дают конкретные советы инженерам, проектировщикам и строителям. К примеру, они могут указать, что выкапывание грунта на участке можно делать только в сухой период и только с использованием ручных инструментов, поскольку размещение на участке тяжелого оборудования может повредить структуру почвы.

Для обеспечения безопасности геологи дают рекомендации по максимальной степени уклона земляных работ. Иногда участки под строительство имеют настолько сложный рельеф и состав почв, что требуется даже полная замена верхнего слоя грунта.

Заключение

Проведение геологических исследований участка — не обязательная процедура. Однако вы должны понимать, что без нее все риски, в случае повреждения фундамента и стен дома, ложатся на вас.

Вот почему, при заказе строительства дома под ключ, многие архитекторы отказываются делать проект, пока не будет проведена геологическая экспертиза участка. Опытные архитекторы подскажут вам как лучше адаптировать дизайн будущего дома к местным условиям. Во время, так называемой, адаптации архитектор может даже изменить готовый проект, если он видит риски для строительства и теплоизоляции фундаментов, для того, чтобы наилучшим образом адаптировать его к особенностям вашего участка.

Знание состава почвы и глубины залегания воды на участке поможет вам принять правильные решения относительно фундамента дома, его защиты от воды, и избавить от проблем с периодическим затоплением участка дождевой водой. Напротив, сэкономив на такой услуге на этапе строительства, вы переплатите гораздо больше денег на устранение проблем, связанных с постройкой дома на участке со сложным грунтом.

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Источник