ВЛИЯНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ЗДАНИЯ. Введение Виды грунтовых вод
 Скачать 77.68 Kb.
|
1 2 Влияние промерзания грунтов на фундамент здания. Опасно пренебрегать разрушительным влиянием уровнем грунтовых вод и сезонным промерзанием грунтов на фундамент и стены здания. В процессе эксплуатации здания температурный режим грунтов вблизи фундаментов существенно изменится по сравнению с нормативным, а соответственно изменится и глубина промерзания грунтов этих зданий. При прочих равных условиях расчетная глубина промерзания грунта у фундаментов определяется в основном тепловым режимом здания, подвала или технического подполья, конструкцией пола первого этажа и его возвышением над уровнем земли, типом фундамента, характером сопряжения здания с грунтом и другими факторами. Глубина промерзания грунта у стен здания может существенно меняться в зависимости от ориентации здания по сторонам света. Чем континентальное климат района строительства, тем это различие существеннее. Указанное явление может приводить к неодинаковому перемещению наружных и внутренних стен при промерзании—оттаивании и возникновению трещин, особенно в местах примыкания наружных и внутренних, продольных и поперечных стен. При наличии в составе здания (сооружения) отапливаемых и неотапливаемых помещений (для хранения инвентаря, топлива, веранд и т.п.) существенно изменяется характер промерзания грунта вблизи фундаментов здания. Указанные выше явления могут приводить к значительному неодинаковому вертикальному перемещению наружных и внутренних стен и возникновению трещин в местах примыкания, особенно на контакте отапливаемого и неотапливаемого помещений. Следовательно, расчетное сочетание перечисленных факторов должно отвечать наихудшим условиям, приводящим к максимально возможному неравномерному промерзанию грунтов у фундаментов зданий. Глубина заложения фундаментов зависит от ряда условий: вида сооружения и его конструктивных особенностей, величины и характера нагрузок, действующих на фундамент, геологических и гидрогеологических условий площадки; возможности пучения грунта при промерзании и осадки при оттаивании. Минимальная глубина заложения фундаментов под наружные конструкции сооружений, возводимых на всех грунтах, кроме скальных, должна быть не менее 0, 5 м от поверхности планировки участка. В зданиях с подвалами приведенная глубина заложения подошвы фундаментов относительно пола должна быть не менее 0, 5 м; при плотных или утрамбованных грунтах допускается не заглублять фундамент в грунт, т.е. принимать глубину заложения равной толщине подготовки под полы и пола подвала. При наличии супесей и мелких или пылеватых песков нормативная глубина промерзания должна быть увеличена на 20%. Уровень подземных грунтовых вод оказывает существенное влияние на поведение многих грунтов. Более хорошими условиями для будущего фундамента будут такие, при которых глубина промерзания меньше глубины грунтовых вод. И, наоборот, тяжелыми условиями считаются условия, когда глубина промерзания больше глубины грунтовых вод. В последнем случае по мере усиления морозов будет увеличиваться и глубина промерзания грунта. Когда глубина промерзания достигнет уровня подземных грунтовых вод, начнется их превращение в лед, а вместе с этим и вспучивание, «вздутие» грунта. Это неприятное явление усугубляется еще и тем, что вспучивание практически никогда не бывает равномерным и в разных местах фундамента подъем грунта будет неодинаковым. Следствие этого — перекос фундамента, перераспределение нагрузок в нем и во всем строении, возможность появления трещин как в самом фундаменте, так и в стенах дома. Если бы процесс шел равномерно, то проблеме вспучивания грунта не нужно было бы уделять столько внимания — зимой дом равномерно бы приподнялся, а весной равномерно бы опустился. К сожалению, это недостижимо и по ряду других причин. Если уровень грунтовых вод высок и их захватывает глубина промерзания, можно выбрать один из способов выхода из такой ситуации: учесть этот фактор при выборе надежного варианта фундамента, не считаясь с увеличением сметы на строительство; провести работы, если это возможно, для гарантированного понижения уровня грунтовых вод (осушение, прокладка дренажных канав и т.д.). Устройство фундаментов на водоносных песчаных или супесчаных грунтах со свободным горизонтом воды выше отметки подошвы должно сопровождаться понижением уровня грунтовых вод до отметки на 0, 5 м ниже дна котлована. Защита зданий от грунтовых вод. Грунтовые воды оказывают на здания сооружения гидростатическое давление. Это означает, что расположенные ниже уровня грунтовых вод части зданий (подвалы) должны быть водонепроницаемыми и рассчитанными на давление напорной воды. Если при проектировании ожидается, что уровень грунтовых вод может оказаться выше уровня подошвы фундамента, то в стенах и в полу подвального этажа следует предусматривать сплошную гидроизоляцию. Информацию о гидрогеологических условиях участка строительства дают соответствующие службы, занимающиеся вопросами состояния подземного хозяйства в районе предполагаемого строительства. Эти ведомства, как правило, имеют необходимые карты, на которых отмечено положение грунтовых вод, а также ожидаемые изменения их уровня в соответствии с временем года. В исключительных погодных условиях, которые могут вызвать неожиданный подъем уровня грунтовых вод, оказываются полезными такие дополнительные меры, как, например, водостойкая внутренняя изоляция или водонепроницаемый бесшовный пол и водонепроницаемая штукатурка. Осуществление такого рода мероприятий требует хороших знаний в области гидроизоляционной техники, поэтому подобные работы всегда должны выполняться специалистами. Основные принципы устройства изоляции изложены в нормах DIN 4031 «Битумная изоляция» Если поверхностные воды, просочившиеся в почву в виде фильтрационных вод, встречают на своем пути водонепроницаемый слой грунта, то они превращаются в межпластовые (или внутрипластовые) воды. Это может иметь значение для зданий и сооружений, размещаемых на склонах, когда водопроницаемый слой грунта перерезается при строительстве объекта и создается угроза для нормальной эксплуатации подвальных помещений здания, находящихся с нагорной стороны участка. В такой ситуации необходимо делать дренаж. В противном случае пластовые воды, скапливаясь за наружной стеной подвала, преграждающей им путь, могут превратиться в напорные воды, которые уже опасны для обычной гидроизоляции, рассчитанной на защитный эффект только по отношению к ненапорной грунтовой влаге. Дренажное устройство должно предусматривать сооружение контрольных (смотровых) колодцев. С помощью таких колодцев возможна регулярная промывка дренажных труб. В качестве водоприемника используется фильтрующий колодец, так как примыкание дренажей к канализационным сетям не допускается. В качестве защитного мероприятия против грунтовой влаги (влаги, всасываемой материалом стен подвала, пленочной воды, капиллярной воды и ненапорной фильтрационной воды) используется гидроизоляция в соответствии с нормами DIN 4117 «Гидроизоляция зданий и сооружений от грунтовой влаги». Таким образом, мероприятия, связанные с защитой зданий и сооружений от воздействия влаги, содержащейся в грунте, следует подразделить на: гидроизоляцию от напорных грунтовых вод (DIN 4031); гидроизоляцию от поверхностных и фильтрационных вод (DIN 4122); гидроизоляцию от грунтовой влаги. Для полноты картины следует упомянуть о вредном действии химически агрессивных вод на бетонные фундаменты. Речь идет о разрушениях, причиняв мых мягкой водой, кислотами, щелочами или сульфатами. При воздействии кислот составные части цемента, например гидроокись кальция, вымываются из бетона агрессивными веществами; наиболее часто встречающиеся повреждения возникают под действием воды, содержащей углекислоту, которая постепенно разрушает структуру бетона. При наличии грунтовых вод, содержащих сульфаты, разрушение происходит путем возникновения кристаллических новообразований, которые могут разорвать бетон. При продолжающемся воздействии сульфатов образуется опасный для бетона гидросульфоалюминат кальция (зттрингит, называемый также «цементной бациллой»), который, увеличиваясь в объеме, ускоряет разрушение фундаментов. Если проведенное исследование грунтов обнаружило наличие агрессивных грунтовых вод, то для устройства фундаментов следует применять сульфатостойкий цемент; однако при этом рекомендуется консультация специалиста.  Рис. 1 - Изоляция фундамента от агрессивных подземных вод Подземные воды являются слабыми растворами химических веществ. Некоторые из этих веществ при определенной концентрации образуют агрессивную по отношению к бетону среду. Под воздействием агрессивных подземных вод бетон фундаментов разрушается, арматура оголяется и корродирует. Интенсивность процесса зависит от степени и вида агрессивности подземных вод, водопроницаемости грунтов, скорости перемещения воды относительно фундамента, плотности бетона, наличия в нем трещин, особенно в зоне растяжения, и от толщины конструкции. Избежать воздействия некоторых видов агрессивности подземных вод на бетон можно применением более стойких к данному виду агрессивности цементов. Хорошо сопротивляются агрессивности подземных вод очень плотные бетоны в трещиностойких конструкциях. Если нет гарантии получения очень плотного бетона, приходится изолировать фундаменты от агрессивных подземных вод (рис. 1). Особое внимание уделяют гидроизоляции фундамента снизу, где арматура защищена лишь небольшим слоем бетона. Для этого при устройстве монолитных фундаментов делают подготовку из щебня, втрамбованного в грунт и политого битумом, или из асфальта. Подготовку покрывают за 2 раза битумной мастикой или мастикой из полимерных смол 2.В исключительных случаях по подготовке, выровненной стяжкой, укладывают рулонную гидроизоляцию на соответствующей мастике. Разрушение бетона с боков фундамента менее опасно, поэтому в таких местах часто ограничиваются покрытием поверхностей фундамента за 2 раза черным вяжущим или мастикой из полимерых смол 3. Дополнительно вокруг фундамента делают замок из перемятой глины 4. При агрессивной среде тщательно изолируют стены здания для предотвращещя подсоса капиллярной воды из грунта через фундамент. Гидроизоляция подвальных помещений При высоком стоянии уровня грунтовых вод или возможном его подъеме возникает опасность проникания влаги в подвальные помещения и даже угроза затопления подвалов и приямков. Конструкцию гидроизоляции выбирают в зависимости от характера грунтов основания, типа фундаментов, допустимой влажности воздуха в подвале и превышения уровня грунтовых вод над отметкой пола подвала (рис. 2). Если уровень грунтовых вод (WL) располагается ниже отметки пола подвала (рис. 2, а) и не поднимается выше нее и по капиллярам влага может проникать в подвал, то пол и штукатурку стен выполняют из плитки или в виде цементного слоя с железнением, а с наружной стороны фундаменты покрывают гидроизоляционной мастикой. Если уровень грунтовых вод находится или может подниматься выше отметки пола подвала, необходимо делать сплошную гидроизоляцию под полом и по стенам на высоту 0,5 м выше отметки его ожидаемого положения. Для удержания гидроизоляции в проектном положении ее прижимают специальной конструкцией, способной воспринять указанное давление (рис. 2, в, г). Если при этом уровень грунтовых вод может подниматься выше отметки пола подвала не более чем на 0,5 м (рис. 2, б), то гидроизоляцию пола можно удержать пригрузочным слоем бетона.  Рис. 2. Гидроизоляция подвальных помещений 1— обмазка; 2 — гидроизоляция между фундаментом и стеной; 3 — цементный слой или плитка; 4 — подготовка; 5 — пригрузочный слой бетона; 6 — рулонная гидроизоляция; 7 — железобетонный кессон; 8 — фундаментная плита; 9 — защитная стенка Если уровень грунтовых вод поднимается выше отметки пола подвала более чем на 0,5 м, то для удержания гидроизоляции в проектном положении делают специальную конструкцию, работающую на изгиб. В зависимости от характера этой конструкции различают гидроизоляцию внутреннюю и наружную. Внутреннюю гидроизоляцию (рис. 2, в) устраивают изнутри подвального помещения, прижимая ее железобетонной плитой со стенками (кессоном) после возведения фундаментов и самого здания. Стенки кессона упирают в выступающие части фундаментов или в перекрытие. Тем самым исключают поднятие (всплытие) кессона. Одновременно создается возможность передачи части давления от сооружения на грунт через вертикальные стенки и днище кессона (плиту). Если после устройства гидроизоляции и кессона будет происходить осадка фундаментов, то вместе с ними переместится и кессон. Однако это возможно лишь при уплотнении грунтов под кессоном, сопровождающемся значительным увеличением реактивного давления. Чтобы избежать такого явления, надо гидроизоляцию и кессон делать после стабилизации осадки сооружения или устраивать под днищем кессона (плитой) легко сжимаемые прокладки (например, из торфа). Однако в этом случае целесообразнее выполнять наружную гидроизоляцию. Наружную гидроизоляцию (рис. 2, г) устраивают до возведения фундамента, прижимая ее сплошной фундаментной плитой. Выполнение таких работ значительно проще устройства внутренней гидроизоляции, упрощаются и работы по устройству фундаментов. В этом случае на бетонную подготовку, выровненную стяжкой из цементного раствора, укладывают сплошной слой гидроизоляции, который покрывают слоем стяжки из цементного раствора для защиты от повреждений во время устройства железобетонной фундаментной плиты. Изоляционный ковер выпускают за пределы контура фундаментной плиты, защищая выпуски обычно присыпкой песка. После бетонирования фундаментной плиты и устройства стен подвалов выпуски изоляционного ковра отгибают вверх, наклеивая на наружные стены фундамента. Наружная гидроизоляция более надежна, так как имеет меньшее число изгибов (переломов) по сравнению с внутренней. Для устройства наружной гидроизоляции применяют рулонные материалы, сваренную полиэтиленовую и другие пленки, а также материалы наносимые набрызгом. Материалы на битумной основе недолговечны. Заключение. Для предотвращения проникновения влаги и подземных вод, кот. могут при значительном подъеме даже затоплять подвальные помещения, оказывая неблагоприятное воздействие не только на их эксплуатационные хар-ки, но и на работу самих ф-тов, применяют ГИ, кот. назначают в зав. от отметки уровня подземных вод, глубины подвальной части здания, типа ф-тов, грунтовых условий строительной площадки, допустимой влажности в подвале и методов ведения работ по устройству ф-тов. В некоторых случаях борьбу с подземными водами ведут с помощью дренажей. Агрессивные подземные воды образуются в основном в зонах расположения предприятий химич. промышленности, городских свалок, на заболоченных или засоленных территориях. При воздействии таких сред бетон ф-тов разрушается, что приводит к коррозии арматуры. Избежать вредного воздействия можно с помощью применения плотных и химически стойких классов бетонов и использования трещиностойких конструкций. Также прибегают к изоляции ф-та с помощью глиняных замков из перемятой и хорошо утрамбованной глины в комбинации с битумным и рулонным материалом. При кислотных источниках агрессивных вод устраивают вокруг сооружения нейтрализационные барьеры (канавы, заполненные известковым щебнем или камнем, кот. нейтрализуют кислоту). В сильно агрессивных водах подземные конструкции защищают с помощью химически стойких оболочек или облицовки клинкером на битуме или кислотостойком растворе. Список литературы. Белоусова А.П., Гавич И.К. и др. Экологическая гидрогеология. М.: Академический пресс, 2006 - 399 с. Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М.: Недра, 1988 - 349 с. Кирюхин В.А., Коротков А.И. и др. Общая гидрогеология. Л.: 1988 - 437 с. Киссин И.Г. Вода под землёй. - М.: Наука, 1976. - 224 с. Климентов П.П., Богданов Г.Я. Общая гидрогеология. М.: Недра, 1977 - 359 с. Пивоваров Ю.Л. Основы геоурбанистики: урбанизация и городские системы. - М.: Изд. центр ВЛАДОС, 1999. - 232 с. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия. Л.: "Недра", 1975. - 208 с. Саваренский Ф.П., Гидрогеология, М., 1935; Ланге О.К., Гидрогеология, М., 1969. Седенко М.В. Гидрогеология и инженерная геология. М.: Недра, 1971 - 271с. СП 11-102-97 ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА. Справочное руководство гидрогеолога. Под ред. В.М. Максимова. Л.: Недра. 1979, т.1 - 512 с. Тихомиров В.В. Общая гидрогеология. СПб., 2003 - 452 с. Трофимов В.Т. и др. Теория и методология экологической геологии. М.: Недра, 1997 - 342 с. Шестаков В.М. Гидрогеодинамика. М.: Изд-во МГУ, 1995 - 368 с. Шестаков В.М. Динамика подземных вод. М.: Изд-во МГУ, 1979 - 360 с. Шестаков В.М., Фиделли И.Ф. и др. Гидрогеология. М.: Недра, 1984 - 368 с. 1 2 |