Информационно-образовательный портал
e-mail: [email protected]

ПРИЧИНЫ ПОДТОПЛЕНИЯ ПОДВАЛОВ, ВОЗВЕДЕННЫХ В МАЛОЗАГЛУБЛЕННЫХ КОТЛОВАНАХ, ПРОЙДЕННЫХ В ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ С ПЕСЧАНЫМИ ПРОСЛОЯМИ

Сверху эти отложения могут быть перекрыты покровными суглинками и насыпными грунтами, что создает благоприятные условия для возникновения верховодки. Подстилаются эти грунты, как правило, мореными отложениями. Такое напластование способствует формированию надмореного водоносного горизонта спорадического распространения, особенностью которого является то, что появление воды приурочено к маломощным песчаным прослоям и линзам во флювиогляциальных и мореных отложениях, а также в насыпных грунтах. Надмореный горизонт является слабоводообильным.

Как следует из анализа немногочисленных архивных данных, коэффициент филь-трации (Кф) этого горизонта составляет А · 10–3 см/с ÷ А · 10–3 см/с, а величина его водопроводимости (Кв) не превышает В · 10–1 см2/с.

Исследования, проведенные на ряде объектов, возведенных в г. Москве, Московской и Калужской областях, в указанных выше инженерно-геологических условиях показывают, что при таких малых водопритоках баражный эффект с «верховой стороны» наблюдаемого объекта не превышает первых десятков сантиметров. Такой же эффект фиксируется в «нижнем барьере» с той только разницей, что в этом случае прогнозируется соответствующее понижение уровня грунтовых вод (УГВ). Методика выполнения гидрогеологического прогноза изложена в [2]. Анализ результатов прогноза показывает, что баражный эффект, в этом случае невелик (около 0,1 м) и существенного влияния на гидрогеологическую ситуацию территории не окажет. Однако при таких незначительных водопритоках, характерных для этих грунтов, пазухи между откосом котлована и ограждением подвала могут быть заполнены водой. Это возможно даже при засыпке пазух песком за достаточно короткий период времени до нескольких недель. В свою очередь, процесс заполнения пазух котлована водой неизбежно приведет к подтоплению подвального помещения. Поэтому наряду с гидроизоляцией последнего на этих объектах было рекомендовано применить и дренажные мероприятия.

Уравнение водного баланса, описывающее подтопление подвала, может быть записано в следующем виде:

,(1)

Это основное уравнение водного баланса, объясняющее формирование горизонта подземных вод в пазухах котлована. Подтопление подвала происходит в том случае, когда приток воды в единицу объема грунта превышает отток.

В период строительства сооружений при открытом котловане расходные статьи уравнения преобладали над приходными.

После завершения строительства величина Wисп стремится к минимальным значениям, при этом сохраняются все основные приходные статьи баланса. Таким образом, формируются затрудненные условия стока, что выражается в подъеме уровней подземных вод в пазухах котлована.

Вероятность подтопления подвалов, возводимых в подобных грунтах, уже давно учитывалась в практике строительства путем устройства обратной засыпки котлована специально подобранным и уплотненным глинистым грунтом – так называемого глиняного замка, что предъявляет определенные требования к его свойствам. В то же время, согласно [3], обратная засыпка пазух котлована может выполняться крупнообломочным и песчаным грунтом. Однако этот материал при использовании в рассматриваемых грунтовых условиях, даже при соответствующем уплотнении, имеет активную пористость, то есть способен вмещать в себя определенный объем воды. При невозможности оттока (в силу малой водопроводности вмещающего связного грунта) в пазухах котлована формируется постоянно существующая емкость с водой, подпитка которой идет за счет инфильтрации атмосферных осадков (80–90%) и от вод надмореного горизонта, а также утечек из инженерных коммуникаций (10–20%). В итоге в совокупности с дефектами гидроизоляции это создает благоприятные предпосылки для подтопления подвалов.

За некоторыми из рассматриваемых объектов велись наблюдения на протяжении нескольких лет. В ходе этих наблюдений были выполнены дополнительные инженерно-геологические изыскания, анализ результатов которых показал, что за два года наблюдений в геологическом и гидрогеологическом режимах площадки произошли существенные изменения. Появился новый инженерно-геологический элемент – мягкопластичный суглинок с прослоями и гнездами песка повышенной деформируемости.

Этот слой расположен в основании фундаментов, его механические свойства значительно отличаются от ранее зафиксированных. Очевидно, это является следствием замачивания верхних грунтов основания.

Для стабилизации ситуации были рекомендованы различные схемы компенсационных мероприятий: варианты гидроизоляции, различные схемы дренажей в сочетании с обратной засыпкой пазух котлована грунтом с определенными физико-механическими свойствами. Подводя итог вышесказанному, можно сделать следующие выводы.

1. Наличие в связных грунтах четвертичных отложений водонасыщенных прослоев и гнезд песка и щебня наряду с инфильтрацией атмосферных осадков и возможных утечек из водонесущих инженерных коммуникаций создает благоприятные предпосылки для формирования самостоятельного водоносного горизонта спорадического распространения, что должно учитываться при гидрогеологическом прогнозе.

2. Подобный горизонт характеризуется относительно малым коэффициентом фильтрации и водопоступления, в то же время его наличие вместе с водами верховодки, образующимися на верхних отметках массива основания, создает благоприятные условия для водонасыщения пазух котлована, в том случае если они засыпаны сыпучим материалом.

3. Подобный горизонт носит спорадическое распространение, и его не всегда удается зафиксировать при стандартных инженерно-геологических изысканиях в силу малого коэффициента фильтрации. Поэтому при выполнении изысканий в случае появления признаков подобных водоносных горизонтов следует предусматривать специальные работы по их исследованию, а также осуществлять сбор и анализ архивных материалов сопредельной территории и принимать во внимание полученную информацию при проекти-ровании.

4. Основными причинами подтопления подвалов зданий, возведенных в относительно неглубоких котлованах (до 5÷5,5 м) в откосах в слоистых связных грунтах, следует считать недостаточное внимание при проектировании к возможности появления неявно выраженного водоносного горизонта спорадического распространения и к возможному появлению верховодки, а также и использование сыпучих материалов для обратной засыпки пазух котлована без соответствующих компенсационных мероприятий, например дренажных систем.

На основании вышеизложенного рекомендуется:

  • наряду с гидроизоляцией при обратной засыпке пазух котлована использовать специально подготовленные (по плотности и влажности) связные грунты для создания глиняного замка, с целью обеспечения отвода вод типа «верховодка» и предотвращения проникновения грунтовых вод неявно выраженного водоносного горизонта спорадического распространения;
  • при невозможности использования связных грунтов для обратной засыпки при проектировании следует предусматривать компенсационные мероприятия в виде дренажных систем, заложение которых должно обеспечивать поддержание уровня грунтовых вод на отметке не выше 0,5 м от пола подвала.

    ЛИТЕРАТУРА

    1. Москва. Геология и город / под ред. В. И. Осипова, О. П. Медведевой. – М. : Московские учебники и картолитография, 1997. – 399 с.
    2. Селезнев В. Н., Петренко С. И., Гаври-лов А. Н., Грязнова Е. М. О прогнозе возможных изменений гидрогеологического режима территории в связи с освоением подземного пространства зданий и сооружений при их реконструкции // Современные методы инженерных изысканий в строительстве : сб. трудов. – М. : Изд-во МГСУ, 2001.
    3. СП 45.13330.2012. Земляные сооружения, основания и фундаменты. – М., 2012.

Метки: Строительство и архитектура