Основные принципы проектирования защиты подземных сооружений от подземных вод
6.3.1. Защита подземных сооружений от подземных вод в зависимости от их назначения и технологии производства работ по их устройству может включать: во допони жени е, гидроизоляцию, специальные сооружения («стена в грунте», стены из буронабивны х, буро секу щи хся, буро смесит ел ьны х и других свай, шпунтовые ограждения), проти вофильт рац ионны е завесы и грунтовые экраны, бетоны с повышенной водонепроницаемостью, укрепление грунтов (цементацию, химическое закрепление, замораживание).
6.3.2. Выбор, расчет и проектирование водоза щи ты сооружения должны выполняться с учетом инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических условий территории, уровня ответственности и конструктивных особенностей сооружения, состояния окружающих зданий, экологических требований.
6.3.3. Способы водозащиты должны назначаться также в зависимости от следующих условий:
- категории сооружения по степени сухости;
- гидростатического напора подземных вод на уровне пола наиболее заглубленного помещения;
- агрессивности подземных вод и грунтов;
- т рещиноватости конструкций;
- технологичности производства работ и нанесения гидроизоляции при различных температурах;
- стоимости и дефицитности материалов.
6.3.4. Способы водозащиты при проектировании конкретных подземных сооружений (включая различные комбинированные методы и техн ологии) долж н ы объединяться единым проектным решением с обеспечени ем взаимосвязи между отдельными методами.
Строительное водо п ониж ени е
6.3.5. Применение в проекте водопонижен ия должно решать следующие задачи:
- предотвращение поступления подземных вод в подземные выработк и: котлованы, траншеи, штольни и др.;
- предупреждение прорывов подземных вод или выпора водоупорных слоев грунта в днище котлованов в случаях наличия в водовме щ ающи х грунтах напорных водоносных горизонтов;
- предотвращение неблагоприятного изменения природных гидрогеологических условий и свойств грунтов и развития опасных процессов в грунтовой толще;
- организацию отвода поверхностных и каптированных вод к местам сброса;
- обеспечение стабильности экологических условий окружающей среды с сохранением водного баланса на участке строительства;
- обеспечение техники безопасности выполняемых работ.
6.3.6. При проектировании водопонижения должны быть предусмотрены мероприятия против нарушения природных свойств грунтов, по предотвращению недопустимых осадок оснований близрасположенн ы х зданий и сооружений и деформаций их конструкций в результате снижения уровня подземных вод.
6.3.7. Выбор способов водопонижения должен учитывать конструк т ивные особенности и размеры сооружения, особенности его подземной части, инженерно-геологические и гидрогеологические условия, размеры ос ушаемой площади, особенности производства общестроительных работ в защищаемом котловане, возможные изменения физико-механических свойств грунтов основания будущего сооружения, прогноз влияния вод о понижения на осадки окружающей территории, продолжительность работ и др.
6.3.8. В зависимости от гидрогеологических условий, следует рассмотреть возможность комбинированного использования разных способов водо п онижения, способствующего повышению эффективности их применения, в том числе: водоотлива, дренажа, иглофильтров (легких и эжекто рны х), во допонизит ельны х скважин (вертикальных, горизонтальных, сквозных, лучевых), электроосмоса.
6.3.9. Водопон и зит ельны е работы должны быть взаимоувязаны с земляными и другими строительными работами в зоне действия водопонизительных систем по срокам и технологии производственных процессов, а также по условиям размещения технических средств.
Все строительные работы, которые ведутся с применением водопонижения, должны выполняться без перерывов и в минимальные сроки.
6.3.10. Способ открытого водоотлива является наиболее простым и дешевым, не требующим специального оборудования. Однако применение его ограничивается в случае невозможности предохранения от нарушения свойств грунтов в откосах и в основании котлова н а, невозможности обес печения необходимого понижения уровня подземных вод, применения эффективных методов земляных и строительных работ.
6.3. 11. Иг лофил ьт ровы й способ следует применять в неслоистых грунтах, имеющих коэффициенты фильтрации от 1 до 50 м/ сут. с использованием установок типа ЛИУ, позволяющих достичь понижения уровня подземных вод одной ступенью на глубину до 4 - 5 м от оси насоса.
Иглофильтровый способ при вакуумном в о допонижении следует применять в слабопроницаемых грунтах с коэффициентом фильтраци и от 0,1 до 2 м/ сут. При применении установок вакуумного водопонижения типа УВ В и иглофильтров с обсыпкой возможная глубина понижения уровн я грунтовых вод составляет 6 - 7 м.
При необходимой глубине водопонижения до 10 - 12 м следует применять эжект орные иглофильтры с обсыпкой.
6.3.12. Электроосмотический способ следует применять в слаб оп рониц аемы х грунтах с коэффициентами фильтрации менее 0,1 м/ сут. Способ может быть применен для незасоленных грунтов при ширине котлована до 40 м.
6.3.13. Водопо ни зительны е скважины применяют при глубоком понижении уровня подземных вод или для снятия напора подземных вод в грунтах с коэффициентом фильтрации более 2 м/ сут.
6.3.1 4. Для предотвращения осадки окружающей территории вследствие возможного выноса мелких частиц грунта при откачке воды следует при установке фильтров в предварительно пробуренные скважины в дисперсных грунтах вокруг фильтровой части скважины устраивать обсыпку из отсортированного и промытого песча н о-г равий ного материала, который не должен содержать частиц диаметром менее 0,5 мм и более 7 мм.
Обсыпка обязательно должна устраиваться, если водоносные слои состоят из грунтов, в которых содержание частиц размером менее 0,5 мм составляет более 50 % по массе или если минимальный размер проходных отверстий фильтрового каркаса d превышает величину диаметра d 50 грунта. Состав обсыпки необходимо подбирать из условия
5 ≤ D 50 / d 50 ≤ 10,
где D 50 - диаметр частиц, мельче которых в подбираемой обсыпке содержится 50 % и более частиц по массе;
d 50 - диаметр частиц, мельче которых в грунте водоносного слоя или в наружном слое обсыпки содержится 50 % и более частиц.
Обсыпка выполняется однослойной и двухслойной. Однослойная песчано- г равийная обсыпка, как правило, устраивается после установки фильтра в скважине.
В мелкозернистых грунтах, когда требуется обсыпка, а также при напорных водах, когда устройство обсыпки в скважине затруднено, могут быть применены фильтры с гравийной обсыпкой, погружаемые в скважину вместе с каркасом.
Толщина одного слоя обсыпки δ устанавливается из следующих услови й:
δ ≥ 30 D 80; δ ≥ 0,25 D,
где D 80 - размер частиц, мельче которых в обсыпке содержится 80 % и более частиц по массе;
D - наружный диаметр фильтра.
6.3.15. В связи с возможной осадкой грунтового массива в результате снижения уровня подземных вод, а также деформацией зданий и сооружений в зоне влияния водопо ни зит ельны х работ необходимо проведение мониторинга в период ведения этих работ.
До начала водопонизительных работ необходимо обследование технического состояния зданий и сооружений, уточнение состояния существующих подземных коммуникаций.
6.3. 16. При проектировании водопонижен и я необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.06.14-85, СНиП 2.06.15-85, СНиП 2.02.01-83*, МГСН 2.07-01.
Расчеты водопонижения следует производить для установившегося режима фильтрации во всех случаях, а для неустановившегося режима в период формирования депрессионной воронки - от начала откачки до установившегося режима.
6.3.17. Для условий неоднородного фильтрационного потока при сл ожном очертании контуров питания и водоприемного фронта расчет водоп онизительны х систем следует производить с использованием моделирования или других специальных методов.
6.3.18. При понижении уровня подземных вод более чем на 2 м, особенно в слабых глинистых грунтах, торфах и ил ах необходимо производи ть расчет ожидаемых дополнительных осадок зданий или территории в зоне развития депрес сионной воронки (см. приложение Б).
При устройстве заглубленных в водоносный слой протяженных подземных сооружений возможен барражн ы й эффект. В этом случае необходимо предусмотреть мероприятия по устранению неблагоприятных последствий барражного эффекта (дренаж, противофильт рационные завесы и др.).
Дренажные системы
6.3.1 9. Проект дренирования должен предусматривать регулирование уровней подземных вод на территории расположения подземных сооружений, исключающее как поступление подземных вод в эти сооружения, так и контакт с внешней их поверхностью. При проектировании дренажей следует учитывать требования пп. 6.3.6 и 6.3.7.
6.3.20. При проектировании дренажей следует руководствоваться СНиП 2.06.14-85, СНиП 2.06.15-85, СНиП 2.02.01-83*, МГСН 2.07-01.
Проектирование дренажей следует выполнять по данным инженерно-геологических изысканий с учетом степени агрессивности подземных вод к строительным конструкциям, конструктивных особенностей защищаемых подземных сооружений, а также их функционального назначения.
6.3.2 1. Дренирование грунтового массива следует предусматривать в следующих случаях:
- при расположении уровня подземных вод (У ПВ), с учетом его сез онного колебания, на отметках выше пола подземного сооружения;
- когда пол подземного сооружения расположен выше естест венного УПВ, но не более чем на 0,3 м;
- по техническим условиям, исключающим влажность подземны х частей;
- при опасности всплытия сооружения, когда взвешивающая сила превышает вес сооружения.
6.3.22. В проекте должны быть предусмотрены мероприятия по регенерации дренажных устройств и их ремонту, запроектировано расположение и конструкции наблюдательных скважин и пьезометров.
6.3.23. При общем понижении УПВ на территории микрорайона отметки пониженного уровня подземных вод следует назначать на 0,5 м ниже полов подвалов, технических подполий, каналов для коммуникаций и других сооружений. В случае невозможности или нецелесообразности общего понижения уровня подземных вод должны предусматриваться местные дренажи для отдельных зданий и сооружений или групп сооружений.
Местные дренажи, как правило, должны устраиваться в случаях значительного заглубления подземных этажей отдельных зданий при невозможности самотечного удаления дренажных вод.
6.3.24. Кольцевые дренажи предусматривают для защиты от подтопления отдельно стоящих зданий или их групп, а также для защиты особо заглубленных сооружений при недостаточной глубине понижения уровня грунтовых вод общей системой дренажа территории.
Кольцевой дренаж необходимо закладывать ниже пола защи щ аемого сооружения на глубину, определяемую расчетом. При недостаточной глубине заложения дренажа следует устраивать промежуточные дрены «рас сечки». Кольцевой дренаж следует прокладывать на расстоянии 5 - 8 м от стены сооружения.
6.3.25. Для защиты от подземных вод в глинистых грунтах сле дует проектировать пристенные дренажи. Пристенный дренаж, как правило, должен закладываться на отметках не ниже подошвы фундамента. Прист е нный дренаж прокладывают по контуру сооружения с наружной сто роны. Расстояние между дренажом и стеной определяется шириной фунд амент а и размещением смотровых колодцев.
6.3.26. Пластовые дренажи следует применять при наличии под под зе мными сооружениями мощного водоносного пласта в случаях недостато чной эффективности применения кольцевого или пристенного дренажа. Пл астовые дренажи следует устраивать во всех случаях при наличии напорных вод. Пластовые дренажи применяют также для защиты подземных сооружений в глинистых грунтах - в зоне капиллярного увлажнения.
6.3.27. Тип и конструкцию дренажа назначают в зависимости от конкретных условий, с учетом выбора рационального метода, современных материалов (см. раздел 6.1) и технико-экономического обоснования. Глубина заложения дренажей должна быть не менее глубины промерзания грунтов.
6.3.28. Продольные уклоны дренажа рекомендуется принимать не менее 0,002 для глинистых грунтов и 0,003 - для песков. Наибольшие уклоны дренажей следует определять, исходя из максимально допустимой скорости течения воды в трубах - 1,0 м/с ек.
При проектировании уклонов дренажей следует обеспечивать скоро с ти воды в трубах, при которых не происходит их заиливание.
6.3.29. Допускаемое отклонение от проектного расположения трубч а того дренажа в плане не должно превышать 500 мм. Допускаемое отклон ение оси трубы по горизонтали должно составлять не более 50 мм, а по верт икал и - не более 20 мм.
6.3.30. Смотровые колодцы следует проектировать в местах поворо та трассы и изменения уклонов, на перепадах, а также между этими точками при больших расстояниях. На прямых участках дренажа нормальное расстояние между смотровыми колодцами составляет 40 м, а наибольшее - 50 м.
6.3. 31. Расположение дренажных систем как в плане, так и по гл у бине, относительно фундаментов определяют расчетом с целью исключения их влияния на осадки сооружений.
При заложении дренажа ниже подошвы фундаментов с целью исключения суффозии грунта особое внимание следует обратить на правильный подбор и устройство дренажных обсыпок, на качество заделки швов и отверстий в колодцах, а также на мероприятия, исключающие влияние отрывки траншей на осадки сооружений.
6.3.32. При расположении дренажа в песках г равелисты х, крупных и средней крупности (при среднем диаметре частиц 0,3 - 0,4 мм и крупнее) устраивают однослойные обсыпки из гравия и щебня.
При расположении дренажа в песках средней кру п ности со средним диаметром частиц менее 0,3 - 0,4 мм, а также в мелких и пыл еваты х песках, супесях и при слоистом строении водоносного пласта, устраивают двухслойные обсыпки. Внутренний слой обсыпки устраивают из гра вия или щебня, а внешний - из песка.
Материалы для дренирующих обсыпок должны быть чистыми и не должны содержать более 3 - 5 % по массе частиц с диаметром менее 0,1 мм. Толщина одного слоя дренирующей гравийной обсыпки должна быть не менее 15 см, песчаной - не менее 10 см.
В слабых грунтах с недостаточной несущей способностью дренаж должен быть уложен на искусственное основание.
6.3.33. Применение конструкций дренажей типа «Delta » и других из современных материалов, в том числе из геокомпозитов (см. раздел 6.1), исключает выполнение традиционных песчано-г равийны х обсыпок и позволяет обеспечить две основные функции - водоо твод ящу ю и защитную.
6.3.34. Расчет дренажей должен включать фильтрационные расчеты (приток и положение сниженного У ПВ), гидравлические расчеты (пропуск каптированных подземных вод через сооружения дренажа) и подбор песчано-г равийны х обсыпок.
При назначении конструктивных параметров дренажей следует обеспечить их водозахват ну ю и водопропускную способность, достаточную прочность при воздействии внешних статических и динамических нагрузок и агрессивных подземных вод.