Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

"Ростовский-на-Дону строительный колледж"

РЕФЕРАТ

по дисциплине "ПМ. 02. т.1.1."

на тему: "Водопонижение уровней грунтовых вод на строительной площадке"

Выполнил студент: гр. С-33

Волков М.И.

Проверил преподаватель:

Величко Я.С.

Ростов-на-Дону 2013 г.

Содержание

• Введение
• 1. Грунтовые воды. Отвод грунтовых вод в бесподвальных зданиях
• 2. Уровень грунтовых вод в зданиях с подвалами
• 3. Фундамент и грунтовые воды. Что происходит с фундаментом при напорах грунтовой воды
• 4. Разработка грунта
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Водопонижение применяют для временного (на период строительства) снижения гидростатических напоров (уровней) подземных вод с целью создания более благоприятных и безопасных условий ведения горно-строительных работ.

Сущность способа водопонижения заключается в том, что на некотором расстоянии вокруг будущей горной выработки бурят систему водопонижающих скважин, из которых постоянно откачивают воду. В результате уровень грунтовых вод в месте строительства сооружения понижается, породы осушаются, в результате чего изменяются их физические свойства.

Задача водопонижения - создание и поддержание на период строительства выработки требуемой зоны осушенных пород, что позволяет вести горнопроходческие работы в относительно благоприятных условиях.

Водопонижение приводит не только к изменению физических свойств породы, но и оказывает существенное влияние на их состояние и поведение в окружающем пространстве. Понижение уровня грунтовых вод приводит к уплотнению и увеличению прочностных характеристик породы и вследствие этого к увеличению давления породы на подземные сооружения и деформации поверхности. В большинстве случаев, при относительно небольших понижениях уровня воды, поверхность проседает равномерно и не оказывает существенного влияния на работу сооружений. При больших понижениях уровня подземных вод осадка поверхности может быть весьма значительной.

При строительстве горных выработок уровень подземных вод может быть понижен тремя способами: поверхностным, подземным и комбинированным. При этом различают предварительное водопонижение, при котором осушение участка осуществляют до начала горнопроходческих работ, и параллельное, при котором работы по водопонижению и проведению горной выработки осуществляют одновременно.

Выбор способа, водопонижения зависит от свойств и условий залегания породы, условий питания подземных вод, водопроницаемости (коэффициента фильтрации) осушаемых пород, размеров осушаемой зоны в породах, мощности водоносного горизонта, характеристик технических средств водопонижения.

Поверхностный способ водопонижения получил наибольшее распространение. При этом способе воду откачивают из водопонижающих скважин, пробуренных с земной поверхности вокруг предполагаемого контура горной выработки, чтобы к началу горных работ на участке водопонижения образовалась устойчивая депрессионная воронка. При наличии ниже водоносного горизонта водопоглощающих пород воду на земную поверхность не откачивают, а спускают по пробуренным скважинам в эти породы. Эта схема благодаря оперативности наиболее полно отвечает целям предварительного осушения. Она позволяет в довольно короткие сроки осушить участок и обеспечить безопасные условия для проведения горных выработок; дает высокий эффект при большой мощности и хорошей водопроницаемости водоносных горизонтов. Недостаток этой схемы - необходимость одновременной работы многих дренажных скважин.

При подземном способе скважины бурят из забоя шахтного ствола или из горных выработок, проведенных ранее или специально для этой цели. Подземная схема эффективнее и надежнее при любых гидрогеологических условиях, в том числе и при дренировании песков с незначительной водопроницаемостью (коэффициент фильтрации до 3 м/сут). Однако такая схема отличается большой трудоемкостью подготовки, длительностью выполнения дренажных работ и необходимостью долговременного поддержания горных выработок.

Из подземных выработок также возможен спуск воды в нижерасположенные водопоглощающие породы при наличии между ними водоупорного горизонта.

При комбинированном способе скважины бурят не только с земной поверхности, но и из забоя ствола шахты или другой подземной выработки, т.е. комбинированный способ сочетает в себе применение двух способов осушения - поверхностного и подземного. При этом часть воды из дренирующих водоносных горизонтов откачивают на земную поверхность при помощи насосов, установленных в скважинах, а другая часть поступает в подземные дренажные выработки. Комбинированную схему применяют, как правило, в тех случаях, когда при использовании поверхностной схемы остаются обводненные зоны, не поддающиеся осушению с поверхности.

При поверхностном способе водопонижения уровень подземных вод может быть понижен с помощью легких иглофильтровых, эжекторных иглофильтровых или вакуумных установок, водопонижающих скважин, оборудованных насосами, сквозных фильтров, водопоглощающих скважин.

При подземном способе водопонижения уровень вод может быть понижен с помощью забивных фильтров, легких иглофильтровых установок, установок забойного водопонижения.

Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) применяют для понижения уровня подземных вод до 5 м в рыхлых неслоистых породах с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут.

Эжекторные иглофильтровые установки (ЭИ) используют для вакуумирования грунтов и понижения уровня подземных вод до 20 м при коэффициенте фильтрации 0,01-10 м/сут и при близком залегании водоупора от подошвы выработки. Откачиваемую воду в эжекторных иглофильтрах поднимают с помощью водоструйных насосов (эжекторов). В основу работы этих насосов положен принцип непосредственной передачи энергии одного потока другому, реализация которого происходит в иглофильтре.

Вакуумные установки (УВВ) применяют для водопонижения в мелкозернистых, пылеватых и глинистых песках, супесях, легких суглинках, илах и лессах с коэффициентом фильтрации 0,01-2 м/сут, плохо поддающихся осушению обычными легкими иглофильтровыми установками типа ЛИУ.

Установки типа УВВ дают возможность понизить уровень грунтовых вод до 6-7 м от поверхности.

Водопонижающие скважины оборудуют глубинными насосами и применяют для откачки воды из водоносных пород с коэффициентом фильтрации более 2 м/сут, требующих значительного понижения уровня грунтовых вод, а также при небольших глубинах водопонижения, когда использование иглофильтров затруднено из-за больших притоков, необходимости осушения значительных площадей и стесненности территории.

Диаметр водопонижающих скважин изменяется в широких пределах и зависит от глубины скважины, типа применяемого насоса и гидрогеологических свойств пересекаемых пород. При небольших дебитах и малой глубине скважин их диаметр принимают равным 100-200 мм. При больших дебитах и применении артезианских насосов начальный диаметр скважины принимают до 750 мм. Конечный диаметр скважины зависит от марки насоса и типа фильтра, устанавливаемого в скважине.

Водопонижающую скважину оборудуют фильтром и скважинным насосом.

Сквозной фильтр - это пробуренная с поверхности земли до выработки скважина, оборудованная фильтровыми устройствами в зоне осушаемых пород. Вода из горных пород проникает через фильтр в скважину, а оттуда - в подземную горную выработку.

Сквозные фильтры располагают в центре ствола, а также в промежутках между водопонижающими скважинами. Начальный диаметр скважины, предназначенной для использования ее в качестве сквозного фильтра, принимают равным 250-300 мм. Скважину требуемого диаметра бурят до водоупорной горной породы, не доходя до приемной камеры, закрепляют обсадными трубами, в которые опускают колонну перфорированных (фильтровых) труб с минимальным диаметром 89 мм. Форма отверстий фильтровой трубы щелевидная или круглая (диаметр 5-6 мм). После этого скважину добуривают до подземной выработки. Кольцевое пространство между фильтровой и обсадной трубами засыпают промытым гравием. Одновременно с засыпкой гравием извлекают обсадную трубу из скважины. Если сквозным фильтром осушают крепкие водоносные горные породы, то фильтровую колонну можно совсем не применять. Вместо фильтровой колонны перфорируют обсадные трубы против водоносного горизонта.

Водопоглощающие скважины служат для спуска воды из забоя ствола или другой выработки в залегающий ниже слой горных пород (пески, известняки, песчаники), имеющих более высокие фильтрационные свойства. Конечный диаметр скважин проектируют не менее 108 мм, чтобы иметь возможность периодически их чистить и прокачивать. Для улучшения водоотдачи дренируемого и водоприемной способности поглощающего горизонта скважины в известняках обрабатывают соляной кислотой и закрепляют их обсадными трубами диаметром 146, 127 и 108 мм. На участках дренируемого и поглощающего горизонтов устанавливают фильтры и перфорированные трубы.

При составлении проектов на спуск воды из водоносных горизонтов надо избегать возможности значительного обводнения шахтных полей ближайших шахт, разрабатывающих полезные ископаемые на более низких отметках. Кроме того, следует помнить, что спуск загрязненных вод из рабочих забоев возможен только при условии, что воды поглощающего горизонта не будут использованы для питьевого водоснабжения.

Мероприятия по защите здания от грунтовой воды выбираются в зависимости от уровня грунтовых вод в районе постройки. Как ведёт себя фундамент в зависимости от помещения и влияния грунтовых вод.

Если здание не имеет подвала или если расчетный уровень грунтовых вод расположен ниже пола подвала, достаточно изолировать стены подвала от влаги, находящейся в грунте, и воспрепятствовать поднятию ее по стенам. Эти мероприятия называются изоляцией от капиллярной влаги. Если уровень грунтовых вод расположен выше уровня пола подвала, то наиболее целесообразно устроить дренаж, позволяющий снизить уровень грунтовой воды ниже отметки пола. Такой отвод грунтовых вод, а точнее, устройство дренажа, возможно при наличии водоемов или коллекторов сточных вод, в которые можно сбросить воду, отводимую от здания. Если дренаж невозможен, то подвал может быть защищен от затопления водой при помощи специальной гидроизоляции. Схема изоляции зданий от капиллярной сырости зависит от наличия в нем подвальных помещений или их отсутствии.

1. Грунтовые воды. Отвод грунтовых вод в бесподвальных зданиях

Фундамент и грунтовые воды могут сойтись и в бесподвальных зданиях. В таких случаях лучшим отводом грунтовых вод будет изоляция, т.е. эти здания изолируются от грунтовой сырости бетонной подготовкой пола и изоляцией, прокладываемой в цоколе на 1,5-2 см выше уровня тротуаров и на 1,0-1,5 см ниже деревянных конструкций пола. Изоляционный слой и бетонная подготовка должны быть в непрерывной связи; если изоляция выполняется выше подготовки, связь достигается двойным слоем битума на внутренней поверхности цоколя. Изоляция состоит из слоя асфальта толщиной в 1,2 см или из слоя цементного раствора 1:1,5 (с гидрозитом, церезитом) толщиной в 1,5 см; или укладываются два слоя рубероида, склеенных битумной массой. Если высота цоколя более 60 см, то изоляция прокладывается в двух сечениях: на 15-20 см выше тротуара и на 10-15 см ниже деревянных конструкций пола; кроме того, промазывается горячим битумом в два слоя внутренняя поверхность стены, соприкасающаяся с грунтом между изоляцией и бетонной подготовкой.

2. Уровень грунтовых вод в зданиях с подвалами

В зданиях с подвалами фундамент и грунтовые воды тоже заслуживают внимания, потому что их взаимодействие, а точнее влияние грунтовых вод, может существенно повлиять на состояние фундамента. Изоляция от капиллярной сырости выполняется на уровне пола подвала, второй слой на 15-20 см выше поверхности тротуара. Поверхность стены подвала защищается от капиллярной влаги двойной обмазкой горячим битумом или смолой по штукатурке, смешанным раствором 1:0,5:5 (цементным раствором 1:3) с добавкой гидрозита. Обмазка производится после подсушки штукатурки. Изоляция зданий от напорной воды выполняется путем устройства дренажа в какой-либо водоприемник; не исключается устройство непрерывной водонепроницаемой оболочки подвала снаружи стен и пола подвала.

3. Фундамент и грунтовые воды. Что происходит с фундаментом при напорах грунтовой воды

При небольших напорах грунтовой воды от 0,1 до 0,2 м в котлован, свободный от грунтовой воды, укладывается слой мятой глины толщиной 25 см, выше бетонной подготовки на 10-15 см и производится смазка цементным раствором 1:3 с гидрозитом. Поверх смазки делается цементный или асфальтовый пол. Наружная поверхность после промазки (в раствор добавляется жидкое стекло) штукатурится на 50 см выше уровня грунтовой воды цементным раствором с гидрозитом двумя слоями по 1, 5 см каждый. За оштукатуренную стену набивается мятая жирная глина слоями по 25 см до уровня на 20-25 см ниже гидроизоляционного слоя стены. Напор грунтовой воды погашается весом бетонной подготовки. Непрерывность изоляции пола и стены в песчаных грунтах достигается устройством пола подвала после возведения стен. В глинистых (связных) грунтах осадка может длиться продолжительное время, а поэтому для непрерывности изоляции устраивается замок из битума с паклей.

При напоре грунтовой воды от 0,2 до 0,8м требуется дополнительная загрузка конструкции пола тяжелым бетоном с объемным весом 2200 кг/м³. Это дает толщину загрузки вдвое меньше превышения уровня грунтовой воды над полом подвала. Гидроизоляция пола и стен при напорах от 0,8 до 2м устраивается по предыдущему; количество слоев рулонной изоляции увеличивается до трех; при больших напорах изоляция четырехслойная.

При напоре грунтовой воды более 1,25м железобетонная плита усиливается стальными или железобетонными балками. Фундамент и грунтовые воды связаны, но не всегда, поэтому если правильно выбрать площадку, земельный участок для строительства, для закладки фундамента, то особых проблем со стойкостью фундамента, а в будущем и всего дома проблем не будет.

Работа по закладке фундамента в неприятных условиях весьма тяжела и требует дополнительных расходов на материалы, обеспечивающие техническую безопасность постройки от губительного действия грунтовых вод.

Давайте рассмотрим следующую ситуацию: был заложен фундамент, находящийся на уровне грунтовых вод. Глубина грунтовых вот составляет 20 метров, а глубина промерзания почвы в данном регионе составляет 25 метров. Настала зима, и морозы достигли вод, которые тот час же превратились в лед. Грунт под фундаментом начинает вспучиваться вследствие всего этого, причем дополнительной головной болью оказывается тот факт, что вспучивание не происходит равномерно, а распределяется по зонам, куда скопилась замерзшая влага. Такие факты могут привести к серьезным последствиям, вплоть до разрушения фундамента.

Характерной ошибкой многих индивидуальных застройщиков, возводящих здания на таких грунтах, является уверенность, что чем глубже заложен фундамент, тем лучше, и что такое решение уже само по себе обеспечивает их надежную работу и устойчивость.

Конечно, при расположении подошвы фундамента ниже уровня промерзания грунта вертикальные силы морозного пучения перестают действовать на нее снизу, однако касательные силы морозного пучения, действующие на боковые поверхности, могут и в этом случае вытащить фундамент вместе с промерзшим грунтом или оторвать его верхнюю часть от нижней. фундамент гидроизоляция дренаж грунтовый

Такие случаи наиболее вероятны при устройстве фундамента из камня, кирпича или мелких блоков, особенно под легкими зданиями и сооружениями.

Чтобы не допустить деформации фундаментов на пучинистых грунтах, необходимо не только расположить их подошву ниже промерзания грунтов и тем самым избавиться от непосредственного давления мерзлого грунта снизу, но и нейтрализовать касательные силы морозного пучения, действующие на боковые поверхности фундамента.

Строительство любого дома начинается с фундамента, именно он служит основой нового строения. В связи с этим, к его возведению следует относиться очень ответственно, не стоит отказываться от консультаций специалистов и делать все на скорую руку. Ведь в случае возможных проблем с фундаментов в будущем исправлять что-либо будет уже крайне сложно или даже практически невозможно.

Когда готовится площадка для фундамента и происходит выемка грунта, его поверхность из-за грунтовых вод оказывается размытой. Грунт теряет свои свойства, включая несущую способность. Укладку ленточного фундамента нельзя производить на размытой площадке, разгребая по окончании работ грязь, смешанную с водой и грунтом. Не стоит использовать и обезвоженную бетонную смесь, руководствуясь тем, что воды на поверхности грунта предостаточно.

Фундамент, который изготовлен таким способом, не способен выполнять свои функции по нескольким причинам:

1) подошва фундамента представляет собой не прямую поверхность, а смесь грунта и бетона, которая застывает произвольно. В результате такого смешивания мы получаем неровный грунт и рыхлый бетон, поры которого забиты кусками грунта;

2) удаление лишней воды из бетона, который положен только что, ведет к вымыванию цемента; комки раствора цемента не могут выдержать той нагрузки, которую может нести смесь песка и щебня;

3) грунтовая вода не позволит равномерно перемешать сухую бетонную смесь. Следовательно, позднее бетон расслоится, и его первоначальная несущая способность будет утрачена.

Для осушения площадок под фундамент применяют способ открытого водопонижения, который заключается в откачивании воды из траншей и котлованов. Эту технологию можно использовать повсеместно, где присутствует восходящая суффозия либо опасность удаления минеральных частиц грунта. При восходящей суффозии грунт разрушается водой, которая проникает в котлован, теряет устойчивость, необходимую для создания крепкого фундамента.

Размещать дрены необходимо так, чтобы рабочая площадка находилась над грунтовыми водами на уровне 20-40 см. Если механизмы будут размещены по-другому, доставать грунт будет крайне сложно. Если грунт сильно затоптан и перемят, он будет вести себя как песок-плывун. В этом случае очень трудно создать площадку для возведения фундамента, особенно осенью. Продолжать углублять котлован (траншею) возможно лишь после смены уровня приемного и сборного колодцев, а также заглубления дрен. Грунт следует вынимать в противоположном от потока грунтовых вод направлении, так как задерживаемый при этом поток будет размывать грунт.

Появление признаков суффозии должно послужить сигналом к окончанию работ по отрытому водопонижению. Если не обратить на это внимание, грунт можно легко сделать непригодным для строительства фундамента. Признаком восходящей суффозии служат небольшие струйки воды, которые, вымывая частицы грунта, затем задерживают их у выходов. При этом масса скапливаемого у выходов грунта постоянно увеличивается.

Это приводит к недостатку минеральных частиц в грунте, несущая способность которого становится неопределимой. В этом случае может происходить оползание грунта, что повлечет за собой большие трудности при дальнейшем строительстве. Чтобы не допустить таких последствий, при обнаружении первых признаков суффозии рекомендуется немедленно прекратить откачивать воду, уровень воды при этом будет необходимо понизить до такого предела, при котором явления суффозии наблюдаться не будут. После подобного негативного опыта следует воспользоваться таким способом водопонижения, при котором будет исключена вероятность появления восходящей суффозии.

Чтобы вода не залила котлован, грунтовые воды удерживают на одном уровне за счет постоянного откачивания, либо откачку воды производят через определенные промежутки времени. Если вода хлынет в котлован, это может привести к непредсказуемым последствиям, например, к разрушению еще не укрепленных конструкций.

Имея это в виду, следует особое внимание уделить системе откачки воды, чтобы застраховать себя от серьезных проблем. При открытом водопонижении, когда идет дождь, рекомендуется включать насосы, при этом лучше использовать такие модели, в которых предусмотрена функция автоматического управления.

При создании проекта фундамента, важно собрать как можно более полную информацию о составе грунта, уровне и особенностях грунтовых вод, находящихся на территории предполагаемого строительства. Если такой информации собрано не будет, возведение фундамента, почти на 100%, обречено на провал в самом начале.

Водопроницаемость слоев грунта различна. На высоком уровне может находиться спокойная вода. Однако грунтовые воды, накопившиеся за длительный промежуток времени, могут оказывать давление различной силы. Для примера можно рассмотреть пол подвала, который "погружен" на 1 м в грунтовую воду. На каждый квадратный метр этого пола снизу вверх действует сила в 1 т. Чтобы нейтрализовать эту силу, нужна бетонная плита, толщина которой составляет приблизительно 0,46 м. Между тем, часто приходится наблюдать, что многие не проводят необходимых расчетов, учитывая которые можно избежать затопления в будущем.

Другая типичная ошибка заключается в том, что неверным оказывается выбор гидроизоляции. Неправильно определив высоту грунтовых вод, гидроизоляцию в подвалах часто организуют лишь от влажности. В результате - давление грунтовых вод поднимает пол, гидроизоляция не спасает от затопления, которое становится опасным не только для подвала, но и для жилых помещений. После серьезного затопления ремонтировать жилище довольно сложно.

После того как помещения освобождены от воды, нужно установить четырехслойную напорную гидроизоляцию, защитив ее дополнительно железобетонным корытом. Через это приспособление давление грунтовых вод можно передать стенам здания. Важно отметить, что использование такой технологии чрезвычайно сложно и дорого.

Важным аспектом планирования работ является также исследование химического состава грунтовых вод, которые могут содержать сульфаты, соли, органические кислоты, щелочи.

Большое содержание сульфатов может оказать разрушающее воздействие на бетон, разъедая и разрыхляя его. Начало этой химической реакции легко заметить, наблюдая появление белого гипсового налета на бетоне, а затем его расслоение. Чтобы защитить материал от разрешения, в наиболее проблемных местах применяют цемент (сульфатостойкий портландцемент марки 350) или шлакопортландцементы, которые не содержат веществ, вступающих в химические реакции с сульфатами. С грунтовыми водами связано и появление на отдельных частях сооружений белых солевых пятен, называемых высолами. Высолы образуются в результате циркуляции воды, которая проникает в конструкции, скорее всего, из грунта.

Любое здание должно быть надёжно защищено от уровня грунтовых вод, и лучше всего это делать ещё в процессе строительства. Комплекс защитных мероприятий может включать в себя различные способы гидроизоляции, дренажа и т. д.

Защитные мероприятия следует планировать с расчётом на 50-60 см выше, чем могут подняться грунтовые воды весной. Даже если уровень грунтовых вод в районе постройки здания бывает не слишком высоким, необходимо преградить поверхностным водам доступ к его фундаменту и цоколю. Для этого вокруг строящегося здания устраивают отмостку или тротуар.

Варианты защиты фундамента от грунтовых вод могут быть разными. Так, если в здании нет подвала, либо грунтовые воды располагаются ниже него, будет достаточно устроить гидроизоляцию от капиллярной влаги. В этом случае надо изолировать стены подвала и сделать так, чтобы влага из грунта не могла подниматься по ним вверх.

Дренаж устраивается в том случае, когда уровень грунтовых вод располагается выше уровня пола подвала. Цель - добиться того, чтобы уровень грунтовых вод стал ниже уровня пола. Дренаж достаточно просто устроить, если поблизости имеются водоёмы или коллекторы, в которые можно отвести воду от здания. Однако бывает так, что устройство дренажа невозможно (например, из-за особенностей рельефа), тогда следует защитить подвал, устроив специальную гидроизоляцию. Варианты гидроизоляции, как уже говорилось, можно выбрать разные: это зависит от того, есть ли в здании подвал или нет.

В зданиях, не имеющих подвала, гидроизоляция прокладывается в цоколе на 1-1,5см ниже конструкций пола и на 2см выше уровня тротуаров. От грунтовой влаги здание изолируется бетонной подготовкой пола. Бетонная подготовка и слой изоляции должны быть связаны между собой. Если подготовка расположена ниже, чем изоляция, то в качестве связующего звена используют двойной слой битума, нанесённый на поверхность цоколя изнутри.

Устройство изоляционного слоя: асфальт толщиной 1,2см или слой цементного раствора с церезитом или гидрозитом. Раствор готовится в соотношении 1:1,5 и наносится слоем толщиной 1,5см. Можно также использовать рубероид, уложив его в 2 слоя и промазав между ними битумной массой.

При высоте цоколя больше 60см прокладываются 2 слоя изоляции: первый - на 10-15см ниже конструкций пола, второй - на 15-20см выше уровня тротуара. В дополнение к этому, внутреннюю поверхность стены, которая соприкасается с грунтом между бетонной подготовкой и изоляцией, промазывают в 2 слоя горячим битумом.

Если в здании есть подвал, гидроизоляция от капиллярной влаги устраивается на уровне пола подвала, а также выше поверхности тротуара на 15-20см. Для защиты стен подвала от сырости используют двойную обмазку по подсушенной штукатурке горячим битумом или смолой. Также используют цементный раствор с добавкой гидрозита.

Если здание испытывает напор грунтовых вод, то лучше всё-таки устроить дренаж, однако подойдёт и водонепроницаемая непрерывная оболочка подвала с наружной стороны его стен и пола.

Если напор грунтовых вод не слишком большой (0,1-0,2м), в свободный котлован выше бетонной подготовки укладывают мятую глину. Толщина слоя - 25см. Сверху всё смазывают цементным раствором с гидрозитом (1:3) и делают асфальтовый или цементный пол.

После промазки наружной поверхности раствором с добавлением жидкого стекла производят её оштукатуривание. Штукатурят в 2 слоя по 1,5см цементным раствором с гидрозитом, на 50 см выше уровня грунтовых вод. Потом за эту стену слоями по 25см набивают жирную мятую глину, так чтобы её верхний слой был ниже изоляционного слоя на 25см.

Вес бетонной подготовки гасит напор грунтовых вод. Для того, чтобы обеспечить непрерывность изоляции стен и пола, пол в подвале следует устраивать после возведения стен, особенно в песчаном грунте.

Если грунт глинистый, то осадка происходит дольше, и непрерывность изоляции можно обеспечить с помощью замка из битума и пакли.

При более сильном напоре грунтовых вод (0,2-0,8м) может понадобиться добавочная загрузка конструкции пола. Обычно для этого используют тяжёлый бетон, объёмный вес которого - 2200кг/м³. При этом толщина загрузки будет в 2 раза меньше, чем превышение над полом подвала уровня грунтовых вод.

Если напор грунтовых вод ещё более мощный, от 0,8 до 2 м, то к основной гидроизоляции добавляют больше рулонных слоёв (3-4 слоя), и усиливают железобетонную плиту стальными (железобетонными) балками.

4. Разработка грунта

Строительство часто ведут в условиях, когда грунтовые воды встречаются на глубине 1-2 м от поверхности. В этих случаях грунт, пригодный для отсыпки основания, и подошва сооружения оказываются под уровнем грунтовых вод. Если нет возможности понизить этот уровень, то в дальнейшем могут возникнуть серьезные ошибки. Площадка для фундамента, находящаяся под уровнем грунтовых вод, уже в процессе выемки грунта бывает затоптана и размыта; грунт становится рыхлым, теряет свои первоначальные свойства, в том числе несущую способность. Исходная расчетная площадь нарушенного грунта уже не будет достаточной, возникнут непредвиденные просадки, которые фундамент не выдержит, а также трещины, разрушения.

Неправильным считается способ строительства, когда укладку бетонного ленточного фундамента начинают на покрытой водой площадке и заканчивают его, разгребая грязь и сгоняя воду. В подобных случаях из-за технической неосведомленности используют почти обезвоженную бетонную смесь, объясняя это тем, что воды в траншеях достаточно. Изготовленный по такой технологии фундамент не способен нести полностью всю нагрузку по следующим причинам:

подошва фундамента - не плоскость, а произвольно образованная смесью из грунта и бетона поверхность. Такое перемешивание приводит к тому, что грунт становится неровным, бетон - рыхлым, с крупными порами, засоренным комками грунта;

в результате сгона воды из свежеуложенного бетона вымывается цемент и комки цементного раствора не могут нести нагрузку так же, как смесь песка и щебня;

сухую бетонную смесь бессмысленно укладывать в грунтовую воду, поскольку невозможно равномерное перемешивание, в результате смесь будет вести себя как бетон, который расслоился в результате механического воздействия. Следовательно, несущая способность бетона не может быть принята во внимание в расчетах.

Таким образом, следует избегать укладки бетонного фундамента под водой, в любом случае прежде необходимо осушить участок. Простейший способ осушения котлованов под фундаменты - открытое водопонижение путем откачивания воды из готовых траншей или котлованов. Способ этот можно применить везде, где присутствуют явления восходящей суффозии или опасность вымывания минеральных частиц грунта. Восходящая суффозия - разрушение грунта проникающей в котлован водой, когда грунт теряет устойчивость, необходимую для устройства основания сооружения.

Незнание техники открытого водопонижения может привести к серьезным ошибкам. В готовом котловане или во время выемки грунта дрены необходимо размещать так, чтобы уровень грунтовых вод был на 20-40 см ниже уровня рабочей площадки, в противном случае выемка грунта затруднена. Затоптанный и перемятый глинистый грунт ведет себя как песок-плывун, и в таком месте осенью трудно подготовить рабочую площадку, пригодную для строительства фундамента. Углубление котлована или траншеи продолжают только после смены уровня приемного и сборного колодцев и заглубления дрен. Грунт вынимают в направлении, противоположном потоку грунтовых вод, поскольку задерживаемый поток будет размывать грунт.

Открытое водопонижение можно применять до тех пор, пока не появятся признаки суффозии. Будет допущена ошибка, если это явление не посчитают опасным и продолжат откачку воды, превращая грунт в непригодный для устройства фундамента. Верный признак восходящей суффозии - появление струек воды, которые выносят частички грунта и отлагают их у выходов как лаву вокруг кратеров вулканов, масса вынесенных частиц постоянно возрастает. Вымывание мелких минеральных частиц или их недостаток в считающемся прочном грунте делает его несущую способность неопределимой, в некоторых местах происходит оползание грунта, которое невозможно заранее предугадать. В таком случае следует немедленно прекратить откачку воды, а уровень ее повышать до тех пор, пока не исчезнут явления суффозии. Затем следует отыскать такой способ водопонижения, который исключит в дальнейшем такие явления. В подобной ситуации необходима помощь специалиста.

Обычно уровень грунтовых вод поддерживается с помощью постоянного или прерывистого откачивания и если его прекратить, то вода зальет котлован. Неожиданное обводнение вызывает разрушения в строящихся конструкциях, например, под давлением поднимающейся воды разрушается многослойная корытообразная гидроизоляция котлована.

Строительство следует организовать таким образом, чтобы не возникали описанные выше неожиданности. Проводя открытое водопонижение, особенно в дождливую погоду, часто включают насосы. Вместо постоянного визуального контроля целесообразнее использовать насосы с автоматическим управлением. При таком решении находящийся в водосборном колодце поплавок, изменяющий свое положение вместе с уровнем воды, включает или выключает насос. В результате отпадает необходимость в постоянном наблюдении за работой насоса, однако, нижний всасывающий клапан в водосборном колодце иногда засоряется отложениями, не закрывается полностью и через него уходит необходимый для работы насоса столб воды. В таком случае выходит из строя работающий без нагрузки двигатель, а уровень грунтовых вод повышается.

Перед проектированием фундамента необходимо получить информацию о составе грунта: не менее важно иметь точные данные об уровне грунтовых вод, их объеме. Допускает ошибку тот, кто пренебрегает такой информацией, отсутствие которой приводит к различным повреждениям. Слои грунта имеют неодинаковую водопроницаемость. В таких слоях вода находится в состоянии покоя подчас на высоком уровне. Накопившиеся грунтовые воды не имеют стока и оказывают различное по величине давление на конструкции, фундаменты, погруженные в грунт. Например, на 1 м² пола подвала, "погруженного" на 1 м в грунтовую воду, действует снизу вверх сила в 1 т. Чтобы противодействовать ей, необходимо уложить бетонную плиту толщиной около 0,46 м. Эта опасная особенность грунтовых вод далеко не всем известна, поэтому иногда не обращают на нее должного внимания.

Вследствие неправильного определения высоты стояния грунтовых вод часто ошибаются в выборе типа гидроизоляции и устраивают в подвалах лишь изоляцию от влажности. Под давлением грунтовых вод пол подвала поднимается и гидроизоляция разрушается, вода заливает подвал, проникает по стенам в жилые помещения, вызывает образование плесени и высолов на стенах. Ремонт представляет собой непростую задачу. Необходимо устранить воду, затем выполнить четырехслойную напорную гидроизоляцию, которую защищают так называемым железобетонным корытом. Корыто устраивают таким образом, чтобы давление грунтовых вод можно было передать стенам здания. Способ этот дорог и трудоемок.

Перед началом строительства следует определить заранее не только уровень грунтовых вод, но также другие опасные их свойства. Встречаются грунтовые воды, в которых растворены сульфаты, соли и другие химические вещества, например органические кислоты, угольная кислота; нередко в них содержатся различные щелочи. Наиболее агрессивную среду создает вода с большим содержанием сульфатов; при воздействии на бетон она может его полностью разрушить. Имеющийся в воде серный ангидрид SO₃ вступает в химическую реакцию с составляющими цемента, в результате чего образуется сульфоалюминат кальция - так называемая "цементная бацилла". Эта двойная соль растворяет и разрыхляет бетон; одновременно материал кристаллизуется. Начавшийся процесс легко можно определить по появлению на поверхности бетона белого гипсового налета, а затем по отслоениям, как после промерзания. В строительной практике применяют следующий способ защиты: в опасных местах используют цемент, в котором отсутствуют вещества, вступающие в химические реакции с агрессивными компонентами воды. Это так называемый сульфатостойкий портландцемент марки 350; кроме него, несколько меньшей стойкостью к агрессивной среде обладают и шлакопортландцементы.

Нередко на отдельных конструктивных элементах сооружения выступают белые, кристаллического вида солевые пятна - высолы. Специалисты называют их селитровыми налетами, хотя в большинстве своем это калиевые или натриевые соли. Такие налеты не только портят вид сооружения, но и свидетельствуют о том, что в конструкциях циркулирует влага, проникающая, например, из грунта.

Одна из важных проблем, которая может подстерегать будущего застройщика - недостаточное знание участка, на котором собирается производить строительство. Большим врагом здесь могут стать близко расположенные грунтовые воды, грозящие подтоплениями. Для начала надо обследовать уклоны участка, куда стекают и проникают ливневые воды, где происходит подтопление грунтовыми водами в межсезонье.

Заключение

Близкое расположение грунтовых вод - самая большая проблема, с которой может столкнуться застройщик. Здесь уже возможен не только перекос стен и появление трещин, но и частичное выталкивание дома из грунта, сопровождаемое даже смещением и разрушением стен. Поэтому, если предварительный осмотр показывает близкое залегание грунтовых вод, лучше на этом участке не затевать строительства. Грунтовые воды сами по себе не уходят. В случае же невозможности отменить строительство и строить больше негде, то фундамент должен быть глубоким - не менее двух метров, кроме того, под ним надо укладывать песчаную подушку, а также систему дренажа. Для дренажа используют различные трубы: асбестоцементные, керамические, пластмассовые, из пористого бетона и др. Помимо этого, надо предусмотреть место сброса воды: либо в естественное углубление (овраг, водоем), либо в дренажный колодец, воду из которого надо будет откачивать. А сам фундамент необходимо снаружи обрабатывать густыми, вязкими не пропускающими воду составами, например битумом. От того, каким в самом деле из себя представляет выбранный под строительство участок, зависят многие технические решения, такие как конструкция фундамента или подвала, площадь опоры этой конструкции на грунт, глубина заложения фундамента или подвала, мероприятия по гидроизоляции и отводу грунтовых вод, организация дренажа, заземления, мероприятия по благоустройству, а также технология выполнения работ и многое, многое другое. Это все не может не отразиться на сроках и цене работ.

Оптимальными для будущего фундамента будут условия, при которых глубина промерзания меньше глубины грунтовых вод. И, наоборот, тяжелыми условиями считаются условия, когда глубина промерзания больше глубины грунтовых вод.

Правильно спроектированный и установленный фундамент может благополучно служить многие столетия.

На качество слоёв земли большое влияние оказывает уровень грунтовых вод. В зимнее время под действием мороза грунты могут промерзать на различную глубину. Зачастую это ведёт к их вспучиванию. Наиболее хорошие условия для строительства фундамента, если глубина промерзания меньше глубины грунтовых вод. И, наоборот, если глубина промерзания больше глубины грунтовых вод, такие условия будут достаточно тяжёлыми.

Грунтовые воды образуются в результате инфильтрации осадков и поверхностных вод. Они скопляются в водоносных (песчаных) слоях, расположенных над водоупорными (глинистыми или скальными), и встречаются на различной глубине от поверхности земли.

Следует различать поток грунтовых вод и бассейн. В первом случае движение грунтовых вод направлено в сторону понижений или по уклону водоупора, причем скорость движения зависит от фильтрующих свойств грунта и уклона потока. Уровень грунтовых вод вблизи водоемов (рек, озер, каналов и др.) обычно связан с колебаниями в них уровня воды, и движение этих грунтовых вод происходит обычно в сторону водоема; в некоторых случаях, в зависимости от времен года, движение грунтовой воды может иметь обратное направление - от водоема. Следует иметь при этом в виду, что при высоких скоростях движения грунтовые воды захватывают и уносят с собой мелкие частицы водоносного слоя, уменьшая этим его плотность и сопротивление сжатию.

Во втором случае движение грунтовых вод не имеет места, так как вода приурочена к депрессии поверхности водоупора.

Бывают случаи, когда водоносный слой перекрыт водоупорным пластом. Такие межпластовые воды при определенных условиях создают давление на верхний водоупорный слой и возможность его прорыва.

Грунтовые воды могут растворять некоторые горные породы, соль, гипс, ангидрид, мел, известняк, доломит. Следствием такой деятельности грунтовых вод является образование подземных пещер (карстовые явления). Грунтовые воды способствуют также образованию оползневых явлений, обвалов и так далее.

Вот почему наряду с геологическими изысканиями должны быть выявлены и гидрогеологические данные: наличие или отсутствие грунтовых вод, их движение и химический состав, так как грунтовые воды во многих случаях могут оказаться агрессивными по отношению к бетонным и железобетонным подземным частям сооружений.

На практике различают случаи, когда грунтовые воды расположены ниже или выше подошвы фундамента. В первом случае, когда уровень грунтовых вод ниже подошвы фундамента и скорость их движения невелика, грунтовые воды не оказывают существенного влияния на прочность основания. Во втором случае, когда уровень грунтовых вод находится выше подошвы фундамента, сопротивление сжатию мелкого и пылеватого песка основания снижается. При этом, если грунтовые воды имеют большой уклон и большую скорость движения, то мелкие частицы грунта при наличии вблизи канав или траншей могут быть вынесены из-под подошвы, что уменьшает плотность грунтов.

Уменьшение плотности грунтов основания и снижения его сопротивления возможно также тогда, когда рытье котлованов под фундамент производится с водоотливом. В этом случае, вследствие одностороннего давления грунтовой воды, мелкие частицы грунтов основания выносятся из днища котлована.

Таким образом, если грунты основания содержат мелкие частицы (мелкий песок, ил), а уровень грунтовых вод на площадке выше подошвы фундамента проектируемого сооружения, то следует предварительно искусственно понизить уровень грунтовых вод. Для понижения уровня грунтовых вод лучше всего применять иглофильтры, которые размещаются по контуру на некотором расстоянии от сооружения.

Во многих случаях грунтовые воды перехватываются шпунтовым ограждением или дренажной системой, преграждающими путь движению воды и доступ ее к строительной площадке. При благоприятном сочетании геологического строения и рельефа местности грунтовые коды отводятся в более пониженные места - водоемы, овраги.

Список использованной литературы

1. Геология Беларуси. - Мн.: Институт геологических наук НАН Беларуси, 2001. - 815 с.

2. Красовская, И.А. Оценка состояния эколого - геологических условий урбанизированных территорий / И.А. Красовская, А.Н. Галкин. Витебск: Изд-во УО "ВГУ им. П.М. Машерова", 2007. - 165 с.

3. Отчёт об инженерно-геологических изысканиях. Проект застройки участка индивидуального строительства № 15 в юго-восточной части Новобелицкого района г. Гомеля. Строительное водопонижение. - Фонды ОАО "Буровая компания "ДЕЛЬТА".

4. Отчет по производственной практике студентки Гутаревой Е.Е. за 2009 год. - Фонды кафедры геологии и разведки полезных ископаемых ГГУ.

5. Положение о подготовке, оформлению и защите курсовых работ. - Гомель: Изд-во ГГУ, 2008. - 36 с.

6. Максимов, В.М. Справочное руководство гидрогеолога / В.М. Максимова. - Л.: Недра, 1967. - 592 с.

7. СТП 04-98. Курсовые работы. Общее положения и требования к построению, содержанию и оформлению. - Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 1998. - 39 с.

8. Трацевская, Е.Ю. Инженерно-геологические условия города Гомеля: монография / Е.Ю. Трацевская. - Гомель: Изд-во ГГУ им. Ф. Скорины, 2005. - 210 с.

9. Правила безопасности и охраны труда при геологоразведочных работах за 2007год. - Фонды кафедры геологии и разведки полезных ископаемых ГГУ.

Размещено на Allbest.ru