Поверхностные воды образуются из атмосферных осадков. Различают поверхностные воды «чужие», поступающие с повышенных соседних участков, и «свои», образующиеся непосредственно на строительной площадке. Для перехвата «чужих» вод делают нагорные водоотводные канавы или обваловывание. Нагорные канавы устраиваются глубиной не менее 0,5 м и шириной 0,5-0,6 м (рис. 1.9). «Свои» поверхностные воды отводят приданием соответствующего уклона при вертикальной планировке площадки и устройством сети открытого водостока .
При сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта осушение осуществляют дренажными системами. Они бывают открытого и закрытого типа. Открытый дренаж применяется при необходимости понижения уровня грунтовых вод на небольшую глубину – 0,3-0,4 м. Их устраивают в виде канав, глубиной 0,5-0,7 м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10-15 см.
Рис 1.9. Защита площадки от поступления поверхностных вод: 1 – бассейн стока воды; 2 – нагорная канава; 3 – строительная площадка
Закрытый дренаж – это траншеи с уклоном в сторону сброса воды, заполняемые дренирующим материалом. При устройстве более эффективных дренажей на дно такой траншеи укладываются перфорированные трубы (рис.1.10).
При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод (УГВ), необходимо: осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать таким образом возможность его разработки и устройства выемок; предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки в период выполнения в них строительных работ . Эффективным технологическим приемом решения таких задач является откачка грунтовой воды.
Рис 1.10. Схема закрытого дренажа для
осушения территории: 1 – местный грунт;
2 – средне или мелкозернистый песок; 3 -
крупнозернистый песок; 4 – гравий; 5 -
перфорированная труба; 6 – уплотненный слой
Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива (рис.1.11), а если приток значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащего разработке, большая, то до начала производства работ уровень грунтовых вод искусственно понижают с использованием различных способов закрытого, т. е. грунтового, водоотлива, называемого строительным водопонижением.
Рис 1.11. Открытый водоотлив из котлована (а) и траншеи (б): 1 – дренажная канава; 2 – приямок (зумпф); 3 – пониженный уровень грунтовых вод; 4 – дренажная пригрузка; 5 – насос; 6 – шпунтовое крепление; 7 – инвентарные распорки; 8 – всасывающий рукав с сеткой (фильтром); Н – высота всасывания (до 5-6 м)
Открытый водоотлив предусматривает откачку притекающей воды непосредственно из котлованов или траншей. Приток воды к котловану рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод.
При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в. приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами (рис. 1.11 а). Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3-0,6 и глубиной 1-2 м с уклоном 0,01-0,02 в сторону приямков, которые в устойчивых грунтах крепят деревянным срубом без дна, а в оплывающих – шпунтовой стенкой.
Открытый водоотлив, являясь простым и доступным способом борьбы с грунтовыми водами, имеет серьезный технологический недостаток. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через дно и стенки котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы. Явление такого вымывания и выноса мелких частиц называют суффозией грунта. В результате суффозии несущая способность грунта в основаниях может снизиться. Поэтому на практике во многих случаях чаще применяют грунтовый водоотлив, исключающий просачивание / воды через откосы и дно котлованов и траншей.
Грунтовый водоотлив обеспечивает снижение УГВ ниже дна будущей выемки. Необходимый уровень грунтовых вод достигается их непрерывной откачкой водопонизительными установками из системы трубчатых колодцев и скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи. Для искусственного понижения уровня грунтовых вод разработан ряд эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический.
Иглофильтровый способ искусственного понижения грунтовых вод реализуется с использованием иглофильтровых установок (рис. 1.12), состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи. Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной и внутренней глухой трубы.
Рис. 1.12. Схема иглофильтрового способа понижения уровня грунтовых вод: а -для котлована при одноярусном расположении иглофильтров; б – то же при двухъярусном их расположении; в – для траншеи; г - схема работы фильтрующего звена при погружении в грунт и в процессе откачки воды; 1 - насосы; 2 – кольцевой коллектор; 3 – депрессионная кривая; 4 - фильтрующее звено; 5 – фильтрационная сетка; 6 – внутренняя труба; 7 – наружная труба; 8 - кольцевой клапан; 9 – гнездо кольцевого клапана; 10 – шаровой клапан; 11 – ограничитель
Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапанами. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке (обеспеченной резервными насосами). При работе насосов уровень воды в иглофильтрах понижается; из-за дренирующих свойств грунта он понижается и в окружающих грунтовых слоях, образуя новую границу УГВ. Иглофильтры погружают в грунт через буровые скважины или путем нагнетания в трубу иглофильтра воды под давлением до 0,3 МПа (гидравлическое погружение). Поступая к наконечнику, вода опускает шаровой клапан, а кольцевой клапан, отжимаемый при этом кверху, закрывает зазор между внутренней и наружной трубами. Выходя из наконечника под давлением, струя воды размывает грунт и обеспечивает погружение иглофильтра. Когда вода всасывается из грунта через фильтровое звено, клапаны занимают обратное положение.
Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых грунтах. Наибольшее понижение уровня грунтовых вод, достигаемое в средних условиях одним ярусом иглофильтров, составляет около 5 м. При большей глубине понижения применяют двухъярусные установки.
Вакуумный способ водопонижения реализуют применением вакуумных водопонизительных установок. Эти установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистые и пылеватые пески, супеси, илистые и лессовые грунты с коэффициентом фильтрации 0,02-1 м/сут), в которых применять легкие иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра (рис. 1.13).
Рис 1.13. Схема вакуумной установки: а – вакуумная установка; б – схема действия эжекторного иглофильтра; 1 – центробежный насос низкого давления; 2 – циркуляционный резервуар; 3 – сборный лоток; 4 – напорный насос; 5 – напорный рукав; 6 - эжекторный иглофильтр; 7 – напорная вода; 8 – сопло; 9 – всасываемая вода; 10 - обратный клапан; 11- фильтровая сетка
Фильтровое звено эжекторного иглофильтра устроено по принципу легкого иглофильтра, а надфильтровое звено состоит из наружной и внутренней труб с эжекторной насадкой. Рабочую воду под давлением 750-800 кПа подают в кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами, и через эжекторную насадку она устремляется вверх по внутренней трубе. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос грунтовой воды. Грунтовая вода смешивается с рабочей и направляется в циркуляционный бак, откуда ее избыток откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком.
Явление электроосмоса используют для расширения области применения иглофильтровых установок в грушах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5-1 м от иглофильтров в сторону котлована погружают стальные трубы или стержни (рис. 1.14). Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни – к положительному полюсу источника постоянного тока (анод).
Рис. 1.14. Схема водопонижения с использованием электроосмоса: 1 – иглофильтр (катод); 2 – труба (анод); 3 – коллектор; 4 – токопровод; 5 – генератор постоянного тока; 6 – насос
Электроды размещают друг относительно друга в шахматном порядке. Шаг, или расстояние между анодами и катодами в одном ряду, одинаков – 0,75-1,5 м. Аноды и катоды погружают на одну и ту же глубину. В качестве источника электропитания применяют сварочные агрегаты или передвижные преобразователи. Мощность генератора постоянного тока определяют исходя из того, что на 1 м2 площади электроосмотической завесы необходима сила тока 0,5-1 А, напряжение 30-60 В. Под действием электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет ее движения коэффициент фильтрации грунта увеличивается в 5-25 раз.
Подбор средств водоотлива и понижения уровня грунтовых вод осуществляется с учетом вида грунтов, интенсивности притока грунтовых вод и т. д. При возведении подземной части здания в водонасыщенных, скальных, обломочных и галечных грунтах применяют открытый водоотлив. Этот способ наиболее простой и экономичный, однако он применим в грунтах с малым притоком грунтовых вод (Q< от 10 до 12 м3 /ч). Откачку вод производят насосом из приямков размером 1×1 м. При этом насосная установка открытого водоотлива должна быть оборудована резервными насосами.
Фундамент любого здания может подвергаться воздействию грунтовых вод. Они же в свою очередь включают в себя особые компоненты, которые могут разрушать фундамент. Даже если в здании предусмотрена гидроизоляция внутри и снаружи и имеются опорные стенки, они не способны защитить в подобной ситуации. Грунтовые и поверхностные воды могут значительно навредить зданию, поэтому нужно позаботиться о дренаже на вашем участке.
Правильно оценить ситуацию на конкретном участке может только специалист. Для этого нужно изучить состав грунта, сделать плановую и высотную топографическую съемку, распланировать местоположение сооружений. В этих работах могут помочь гидролог, архитектор, ботаник и геодезист. Только при комплексном подходе отвод поверхностных и грунтовых вод решит проблемы и даст положительный результат.
Виды систем
Сооружение систем дренажа может осуществляться двумя способами: поверхностным и глубинным. Первый способ предусматривает планировку территории и проведение работ, включающих создание специальных уклонов от конкретного сооружения, также и устройство водосточной сети для перехвата воды. Второй же способ включает в себя отвод воды с использованием особых труб и расходных материалов.
При обустройстве современных придомовых участках используется закрытый вид дренажа. Он позволяет сохранить внешний вид территории, но в то же время можно использовать почву над системой для дальнейшей посадки огорода или обустройства клумб.
Простой вариант дренажа грунтовых вод предусматривает подготовку траншей, куда впоследствии засыпают первым слоем песок, затем щебень, а только после этого можно устанавливать дрены. Сверху нужно будет засыпать слой щебня, потом песка. Снаружи необходимо обложить дерном.
Нужно тщательно соблюдать всю последовательность слоев, так как рядом с водой должен находиться слой песка, а не щебня. Это покрытие из щебня и песка на самом дне будет использоваться в качестве амортизатора, а также позволит создать уклон, куда будет стекать ненужная вода. Фильтр нужен для пропуска воды и предотвращения попадания частиц грунта. Если не соблюсти правильную последовательность, то дренажные отверстия придут в негодность.
Защита площадки от поступления поверхностных вод: 1 – бассейн стока воды; 2 – нагорная канава; 3 – строительная площадка.
Можно применять для отвода грунтовых или поверхностных вод с участка каменный дренаж. В этом случае полость заполняется камнем, а не щебнем.
Современные системы дренажа предполагают применение асбестоцементных или пластиковых труб. Такая конструкция считается более надежной.
Часто случаются ситуации, когда для работ по устройству бассейна на участке и для дренажа приглашают разные фирмы. В таких случаях происходит внедрение в подземную среду, что опять-таки негативно сказывается на гидрогеологической ситуации на участке. Это может привести к порче дренажной системы.
Вернуться к оглавлению
Нормы монтажа
Технически грамотно будет осуществлять глубинный отвод вод с участка. Такая работа способна защитить не только фундамент, но и подвальные, и другие подземные сооружения от подтопления поверхностными или грунтовыми водами. По нормам уровень грунтовых вод обязательно должен быть ниже подвала не менее чем на полметра. Дренажные трубы отличаются по своему расположению. Они могут быть однолинейными, двухлинейными, площадными или контурными.
Дренажная система имеет свою основу — трубу со специальными отверстиями, куда будет стекать вода. По периметру такой трубы насыпают подушку из гравия и песка. Трубы подразделяются на бетонные, пластиковые, асбестоцементные и керамические. Отверстия в подобных трубах должны быть такого размера, чтобы вместе с водой туда не могли попасть сыпучие материалы. Располагаются они по бокам труб.
Появление современных труб в корне изменило всю ситуацию в установке дренажных систем. Такие трубы по сравнению с предыдущим поколением имеют ряд преимуществ: гибкость, прочность, надежность, долговечность, жесткость. Причем все эти свойства удачно сочетаются одновременно.
Качественные дренажные трубы предполагают перфорированную структуру. Это нужно для того, чтобы грунтовые воды полностью попадали в трубу. Также трубы должны быть гофрированы. Это делает их еще прочнее и позволяет выдерживать большие нагрузки, неизбежные при отводе воды.
При проведении дренажных работ по отводу воды нужно использовать только чистый гравий и гранитный щебень. Нельзя использовать песчано-гравийную смесь или известковый щебень, так как они могут забивать пустоты в грунте. Поэтому дренажная система не будет иметь никакого эффекта.
Отвод поверхностных и понижение уровня грунтовых вод выполняют для защиты строительных площадок и котлованов будущих сооружений от затопления их ливневыми и талыми водами.
Работы по отводу поверхностных и грунтовых вод включают: устройство нагорных и водоотводных канав, обвалование; устройство дренажа; планировку поверхности складских и монтажных площадок.
Канавы или лотки устраивают вдоль границ строительной площадки с нагорной стороны с продольным уклоном не менее 0,002, а их размеры и виды креплений принимают в зависимости от расхода ливневых или талых вод и предельных значений неразмывающих скоростей их течения.
Канаву устраивают на расстоянии не менее 5 м от постоянной выемки и 3 м – от временной. Стенки и дно канавы защищают дерном, камнями, фашинами. Воду из всех водоотводящих устройств, резервов и кавальеров отводят в пониженные места, удаленные от возводимых и существующих сооружений.
При сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта используют дренажные системы открытого и закрытого типов.
Открытый дренаж применяют в грунтах с малым коэффициентом фильтрации при необходимости понижения уровня грунтовых вод (УГВ) на глубину 0,3–0,4 м. Дренаж устраивают в виде канав глубиной 0,5–0,7 м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10–15 см.
Закрытый дренаж – это обычно траншеи глубокого заложения с устройством колодцев для ревизии системы и с уклоном в сторону сброса воды, заполняемые дренируемым материалом. Иногда на дно такой траншеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы. Поверху дренажную канаву закрывают местным грунтом.
Устройство дренажа необходимо выполнять до начала возведения зданий и сооружений.
Организация водоотлива и искусственного понижения
Уровня грунтовых вод
Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива.
При значительном притоке грунтовых вод и большой толщине водонасыщенного слоя до начала производства работ УГВ искусственно понижают.
Работы по водопонижению зависят от принятого метода механизированной разработки котлованов и траншей. Соответственно устанавливают очередность работ как по монтажу водоотливных и водопонизительных установок, их эксплуатации, так и по разработке котлованов и траншей. При размещении котлована на берегу в пределах поймы реки разработку его начинают после монтажа водопонизительного оборудования, чтобы понижение УГВ опережало заглубление котлована на 1–1,5 м. Если котлован расположен непосредственно в русле реки, то до работ по водопонижению его ограждают со стороны воды специальными дамбами (перемычками). Работы по осушению при этом складываются из удаления воды из отгороженного котлована и последующей откачки воды, фильтрующей в котлован.
В процессе осушения котлована важно правильно выбрать скорость откачки воды, так как очень быстрое осушение может вызывать повреждение перемычек, откосов и дна котлована. В первые дни откачки интенсивность понижения уровня воды в котлованах из крупнозернистых и скальных грунтов не должна превышать 0,5–0,7 м/сут, из среднезернистых – 0,3–0,4 м/сут и в котлованах из мелкозернистых грунтов 0,15–0,2 м/сут. В дальнейшем откачку воды можно увеличить до 1–1,5 м/сут, но на последних 1,2–2 м глубины откачку воды следует замедлить.
В открытом водоотливе предусмотрена откачка притекающей воды непосредственно из котлована или траншей насосами. Он применим в устойчивых против фильтрационных деформаций грунтах (скальных, гравийных и т. п.). При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами. Размеры приямков в плане принимают 1×1 или 1,5×1,5 м, а глубину – от 2 до 5 м в зависимости от требуемой глубины погружения водоприемного рукава насоса. Минимальные размеры приямка назначают из условия обеспечения непрерывной работы насоса в течение 10 мин. Приямки в устойчивых грунтах крепят деревянным срубом из бревен (без дна), а в оплывающих – шпунтовой стенкой и на дне его устраивают обратный фильтр. Примерно так же крепят траншеи в неустойчивых грунтах. Число приямков зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования.
Приток воды к котловану (или дебит) рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод. По полученным данным уточняют тип и марку насосов, их количество.
Открытый водоотлив – эффективный и простой способ осушения. Однако возможно разрыхление или разжижение грунтов в основании и унос части грунта фильтрующейся водой.
Искусственное понижение УГВ предполагает устройство системы дренажей, трубчатых колодцев, скважин, использование иглофильтров, расположенных в непосредственной близости от будущего котлована или траншеи. При этом УГВ резко понижается, ранее насыщенный водой грунт и теперь обезвоженный разрабатывается как грунт естественной влажности.
Существуют следующие способы искусственного водопонижения: иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический.
Способы искусственного водопонижения исключают просачивание воды через откосы и дно котлована, поэтому откосы выемок сохраняются в целостности, отсутствует вынос частиц грунта из-под фундаментов ближайших зданий.
Выбор способа водопонижения и типа применяемого оборудования зависит от глубины разработки котлована (траншеи), инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, сроков строительства, конструкции сооружения и ТЭП.
Искусственное водопонижение осуществляют, когда осушаемые породы имеют достаточную водопроницаемость, характеризующуюся коэффициентами фильтрации более 1–2 м/сут, применять его в грунтах с меньшим коэффициентом фильтрации нельзя из-за малых скоростей движения грунтовых вод. В этих случаях используют вакуумирование или способ электроосушения (электроосмос).
Иглофильтровый способ предусматривает использование для откачки воды из грунта часто расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками малого диаметра – иглофильтров , соединенных общим всасывающим коллектором с общей (для группы иглофильтров) насосной станцией. Для искусственного понижения УГВ на глубину 4–5 м в песчаных грунтах применяют легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) . Для осушения траншей шириной до 4,5 м используют однорядные иглофильтровые установки (рис. 2.1, а ), при более широких траншеях – двухрядные (рис. 2.1, б ).
Для осушения котлованов применяют замкнутые по контуру установки. При понижении УВ на глубину более 5 м применяют двух- и трехъярусные иглофильтровые установки (рис. 2.2).
В случае применения двухъярусных иглофильтровых установок вначале вводят в действие первый (верхний) ярус иглофильтров и под его защитой отрывают верхний уступ котлована, после монтируют второй (нижний) ярус иглофильтров и отрывают второй уступ котлована и т.д. После ввода в действие каждого последующего яруса иглофильтров предыдущие можно отключить и демонтировать.
Применение иглофильтров эффективно и для водопонижения в слабопроницаемых грунтах, при залегании под ними более водопроницаемого слоя. При этом иглофильтры заглубляют в нижний слой с обязательной их обсыпкой.
Рис. 2.1. Водопонижение легкими иглофильтровыми установками: а – одно-
рядные иглофильтровые установки; б – двухрядные иглофильтровые установки;
1 – траншея с креплением; 2 – шланг; 3 – вентиль; 4 – насосный агрегат;
5 – всасывающий коллектор; 6 – иглофильтры; 7 – пониженный УГВ;
8 – водоприемное фильтровое звено иглофильтра
Рис. 2.2. Схема ярусного водопонижения иглофиль-
трами: 1 , 2 – соответственно иглофильтры верхнего и
нижнего яруса; 3 – конечное понижение депрессионной
поверхности грунтовых вод
ЛИУ помимо иглофильтров включают также водосборный коллектор, объединяющий иглофильтры в одну водопонизительную систему, центробежные насосные агрегаты и отводящий трубопровод.
Для опускания иглофильтра в рабочее положение при сложных грунтах применяют пробуривание скважин, в которые опускают иглофильтры (при глубинах до 6–9 м).
В песках и супесчаных грунтах иглофильтры погружают гидравли-ческим способом, путем подмыва грунта под фрезерным наконечником водой с напором до 0,3 МПа. После погружения иглофильтра на рабочую глубину полое пространство вокруг трубы частично заполняется просевшим грунтом, частично засыпается крупнозернистым песком или гравием.
Расстояния между иглофильтрами принимают в зависимости от схемы их расположения, глубины водопонижения, типа насосного агрегата и гидрогеологических условий, но обычно эти расстояния равны 0,75; 1,5, а иногда и 3 м.
Вакуумный способ водопонижения основан на использовании эжекторных водопонизительных установок (ЭИУ), которые откачивают воду из скважин с помощью водоструйных насосов-эжекторов. Эти установки используют для понижения УГВ в мелкозернистых грунтах с коэффициентом фильтрации 0,02–1 м/сут. Глубина понижения УГВ одним ярусом составляет от 8 до 20 м.
ЭИУ состоят из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками, распределительного трубопровода (коллектора) и центробежных насосов. Эжекторные водоприемники, помещенные внутри иглофильтров, приводятся в действие струей рабочей воды, нагнетаемой в них насосом под давлением 0,6–1,0 МПа через коллектор.
Погружают эжекторные иглофильтры гидравлическим способом. Расстояние между иглофильтрами определяется расчетом, но в среднем оно равно 5–15 м. Выбор оборудования иглофильтровых установок, а также типа и числа насосных агрегатов производят в зависимости от величины ожидаемого притока грунтовых вод и требований ограничения длины коллектора, обслуживаемого одним насосом.
Электроосмотическое водопонижение, или электроосушение , основано на явлении электроосмоса. Его используют в слабопроницаемых грунтах, имеющих коэффициент фильтрации К ф менее 0,05 м/сут.
Вначале по периметру котлована (рис. 2.3) на расстоянии 1,5 м от его бровки и с шагом 0,75–1,5 м погружают иглофильтры-катоды, с внутренней стороны контура этих иглофильтров на расстоянии 0,8 м от них с таким же шагом, но в шахматном порядке, погружают стальные трубы (стержни-аноды), соединенные с положительным полюсом, иглофильтры и трубы погружают на 3 м ниже необходимого уровня водопонижения. При пропускании постоянного тока вода, заключенная в порах грунта, передвигается от анода к катоду, при этом коэффициент фильтрации грунта возрастает в 5–25 раз. Котлованы начинают разрабатывать обычно через трое суток после включения системы электроосушения, а в дальнейшем работы в котловане можно вести при включенной системе.
Открытые (соединяющиеся с атмосферой) водопонизительные скважины применяют при большой глубине понижения УГВ, а также
когда использование иглофильтров затруднительно из-за больших притоков, необходимости осушения больших площадей и стесненности территории. Для откачки воды из скважин применяют артезианские турбинные насосы типа АТН, а также глубинные насосы погружного типа.
Рис. 2.3. Схема электроосушения грунтов:
1 – трубы-аноды; 2 – иглофильтры-катоды;
3 – насосный агрегат; 4 – пониженный УГВ
Применение методов понижения УГВ зависит от мощности водоносного слоя, коэффициента фильтрации грунта, параметров земляного сооружения и строительной площадки, способа производства работ.
Раз мы говорим об обустройстве водоотвода, значит, дом у нас уже стоит (запроектирован) и мы переходим к благоустройству или ландшафтному дизайну. Я искренне рад за Вас, Господа! Ровно как рад и тому факту, что Вас интересует вопрос: "Как оптимальным образом реализовать отвод воды с участка и от дома?". Разобравшись с этим, Вы сэкономите море времени и средств.
Начну с того, что отвод воды является комплексной задачей и должен включать в себя взаимодополняющие системы:
- Кровельную водосточную систему.
- Систему поверхностного водоотвода.
- В случае если уровень грунтовых вод (УГВ) на участке высокий, а дом имеет, например, подвал или подземный гараж, есть необходимость устроить глубинную дренажную систему для отвода грунтовых вод.
Первые две системы предусматривают отвод дождевой воды (для устранения негативного воздействия атмосферных осадков), отвод талых вод (таяния снега) и, соответственно, препятствуют появлению т.н. «верховодки». Верховодка, наряду с грунтовыми водами, является видом почвенных вод, имеет сезонный характер и появляется вследствие выпадения осадков, таяния снега, избыточного полива и т. п. Как правило, к середине лета она вообще исчезает и может ненадолго появиться только после сильных ливней.
Верховодка представляет собой неприятную проблему для домов с фундаментом (подвалом), а также является причиной быстрой наполняемости негерметичного септика (выгребной ямы) в весенний период и во время сильных осадков.
Задача кровельной водосточной системы - собрать всю дождевую воду с крыши зданий и подвести ее к нужным точкам водосбора. Если сэкономить на кровельном водостоке - дожди постепенно разобьют вам дорожки, отмостку, ступени и будут забрызгивать ровным слоем грязи фундамент здания на высоту до 50 см.
Ну а если Ваш подвал подтоплен, его стены пропитаны влагой, а септик нужно откачивать раз в 7-10 дней - без глубинного дренажа Вам не обойтись.
- Какова структура грунта и уровень грунтовых вод (далее УГВ) на Вашем участке? Ответ на этот вопрос прояснит необходимость обустройства подземного (глубинного) дренажа и гидроизоляции подвала, если таковой имеется. Носителями сих таинственных знаний обычно являются те же люди, которые пробурили Вам скважину для воды либо специализированные геодезические организации.
- Куда будет выполнен отвод поверхностных и грунтовых вод
? Этот ответ поможет разобраться с точкой сброса воды (она может быть одной как для поверхностных, так и для грунтовых вод) и упростит подготовку технического решения. Мне знакомы следующие варианты:
- Ливневая канализация. Как правило, это бетонная труба большого диаметра. В идеале, она закопана ниже глубины промерзания грунта и оборудована коллекторами, т.е. местами подсоединения отдельных систем ливневого водоотвода, например, с Вашего участка. Отвод ливневых вод выполняется в природные водоемы.
- Смешанная канализация. Отводит поверхностные и, собственно, канализационные стоки. Также оборудована коллекторами. Предусматривает обустройство систем очистки сточных вод перед их сбросом, например, в водоемы.
- Дренажное поле (система инфильтрации). Оборудуется в случае отсутствия вариантов, указанных выше. Система, которая обеспечивает равномерное и природное «впитывание» ливневых вод в грунт непосредственно на участке их сбора.
- Соседский участок:). Самый простой и быстрый способ, который к тому же позволяет «сблизиться» с соседями в кратчайшие сроки.
- Будет ли вода отводиться самотеком или нужен дренажный колодец и насос? Для этого нужно ответить на предыдущие вопросы, а также определить уклоны территории участка. Точку сброса следует предусмотреть в самой нижней части участка.
- Какова площадь водосборной территории? От этого зависит пропускная способность и, соответственно, стоимость водосборных систем. Зная площадь своего участка, Вы можете самостоятельно просчитать расчетный расход дождевых вод, который следует убрать системами водоотвода. Используйте для этого программу .
- Какую нагрузку (поверхностное давление) должны выдерживать инженерные сооружения для отвода воды ? Перефразирую. Кто будет по ним ходить (ездить)? От этого зависит т.н. класс нагрузки и все та же стоимость. Класс нагрузки важен как для глубинного, так и для поверхностного дренажа.
Если Ваш участок расположен на склоне и Вы хотите сделать отвод поверхностных вод, стекающих с вышерасположенного участка, то для перехвата воды Вам следует предусмотреть в верхней части участка систему перпендикулярных склону водоотводных лотков (тогда участок выглядит благоустроенным и имеет ровную поверхность) либо вырыть дренажную канаву вдоль верхней границы участка и соединить ее с боковыми канавами (участок становится похожим на средневековый форпост).
После того как Вы ответили на подготовительные теоретические вопросы, следует браться за реализацию. Настоятельно рекомендую разработать проект или просто техническое решение. Для этого следует либо обратиться в проектную организацию (отдел водоотведения и канализации), либо начертить эскиз самому…. и найти невозмутимого строителя, который возьмется за воплощение его в жизнь.
Спрашивайте и вникайте в детали! Строители в большинстве случаев устанавливают водосточную систему для отвода воды с крыши, но при этом не считают нужным отвести эту воду далеко от фундамента. Мне известны случаи, когда подрядчик установил дождеприемники, но собранную воду «отводил» через дно этих же дождеприемников в землю у фундамента. В этом случае нет принципиальной разницы между тем, если вода будет просто стекать с крыши и мочить фундамент, либо течь по водосточной системе (собираться в дождеприемник) и … мочить фундамент. Грунт, прилегающий к фундаменту, после проведения строительных работ обычно более рыхлый, чем грунт естественного сложения, поэтому дождевые воды накапливаются в пазухах и проникают в бетон. Зимой вода замерзает и разрушает бетонные конструкции.
Поэтому, кроме устройства отмостки вокруг дома шириной 80-100см, собранную водосточной системой воду необходимо отвести в ливневую канализацию. Сделать это можно системой водоотводных лотков (рис. 1) либо устройством точечных дождеприемников (рис. 2).
В первом случае у нас меньше земляных работ, система будет всегда доступна для осмотра и ремонта. Во втором случае мы можем трубу от дождеприемников проложить в одной траншее с дренажной трубой.
При этом ни в коем случае нельзя соединять систему поверхностного водоотвода с дренажом основания дома. В противном случае дождевая вода будет попадать в дренаж и наоборот - смачивать фундамент!!!
Сверху пескоуловители и водоотводные каналы закрываются съемными защитно-декоративными решетками, которые предотвращают попадание в систему мусора, листьев, и не препятствуют движению пешеходов и транспорта. Система линейного дренажа соединяется с ливневой канализацией через систему вертикальных и горизонтальных отводов.
Важно!!! При установке поверхностного водоотвода следует предусмотреть уклоны (минимум 0,005, т.е. 5 мм на метр длины) для движения воды самотеком! Сделать это возможно двумя способами:
- За счет использования уклона поверхности.
- За счет использования каналов, у которых внутренняя поверхность с уклоном (такая функция предусмотрена в бетонных каналах некоторых производителей: Standartpark, Hauraton, ACO), а также за счет ступенчатого уклона организованного с применением каналов разной высоты.
Обустройство подземной дренажной системы наиболее целесообразно совместить с фундаментными работами — стоить это будет не дорого. Если же в процессе эксплуатации дома выясняется, что уровень грунтовых вод очень высок, а отвод воды от дома не организован — это выльется Вам в копеечку.
Подземный дренаж - это система дренажных труб (дрен, т.е. труб с дырочками, засыпанных щебнем и завернутых в геотекстиль) и дренажных колодцев. Геотекстиль предохраняет дрены от заиливания.
Дренажные колодцы предназначены для технического обслуживания дренажной системы, например, прочистки струей воды. Дренажный колодец предусматривается на каждом втором изгибе трубы, так чтобы через него можно было обслуживать и подводящий, и отводящий участки труб.
Колодцы собраны из бетонных колец диаметром 400 мм и 700 мм. В последнее время все чаще применяются готовые пластиковые колодцы диаметром 315 мм.
Собранная дренажными трубами вода поступает в коллекторный колодец (сюда же можно подвести и воды, собранные поверхностным водоотводом), снабженный обратным клапаном, который предотвращает попадание воды из колодца обратно в дренажную систему. Из общего колодца воду выводят (например, выкачивают) в коммунальную ливневую канализацию, открытую дрену, или она впитывается в почву через специально отсыпанный слой щебня (дренажное поле).
Ну, в целом, на первый раз хватит (особенно если у Вас нет специального образования). Вывод: Обустройство поверхностного, а при необходимости и глубинного водоотвода задача посильная, но… если сомневаетесь - доверьте ее профессионалам. Если Вы собираетесь обезопасить подвалы, фундаменты и т.д., и столкнулись с верховодкой (грунтовыми водами), то в силу комплексности и сложности задачи, советую выбрать одного подрядчика, который будет отвечать за разработку и монтаж всей системы в целом. Это важно, т.к. отдельные работы, выполненные разными подрядчиками, как правило, не решают задачу в целом, а у подрядчика всегда есть возможность заявить: «Это не я!». Постарайтесь договориться о гарантии на водоотводные системы не менее чем на год. Только полный сезон докажет их жизнеспособность!
Раз уж вы платите деньги, не поручайте столь непростую задачу, например, плиточникам, которые мостят Вам дорожки! Они могут быть исполнителями - но руководить ими должен профессионал.
Владимир Полевой .
Работы данного цикла включают:
Устройство нагорных и водоотводных канав, обваловывание;
Открытый и закрытый дренажи;
Планировку поверхности складских и монтажных площадок.
Поверхностные воды образуются из атмосферных осадков (ливневые и талые воды). Различают «чужие» поверхностные воды, поступающие с повышенных соседних участков, и «свои», образующиеся непосредственно на строительной площадке.
Территория строительства должна быть защищена от поступления «чужих» поверхностных вод, для чего их перехватывают и отводят за пределы площадки. Для перехвата вод устраивают нагорные и водоотводные канавы или обваловывание вдоль границ строительной площадки в повышенной ее части. Водоотводные канавы должны обеспечивать пропуск ливневых и талых вод в пониженные точки местности за пределами строительной площадки. В зависимости от планируемого дебита воды, водоотводные канавы устраивают глубиной не менее 0,5 м, шириной 0,5…0,6 м, с высотой бровки над расчетным уровнем воды не менее 0,1...0,2 м. Для предохранения лотка канавы от размыва скорость движения воды не должна превышать для песка 0,5...0,6 м/с, для суглинка - 1,2...1,4 м/с. Канаву устраивают на расстоянии не менее 5 м от постоянной выемки и З м - от временной. Для предохранения от возможного заиливания продольный профиль водоотводных канав делают не менее 0,002. Стенки и дно канавы защищают дерном, камнями, фашинами.
«Свои» поверхностные воды отводят, придавая соответствующий уклон при вертикальной планировке площадки и устраивая сети открытого или закрытого водостока, а также с помощью принудительного сброса через водоотводные трубопроводы посредством электрических насосов.
При сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта, осушение осуществляют дренажными системами, которые бывают открытого и закрытого типов. Дренажные системы предназначены для улучшения общесанитарных и строительных условий и предусматривают понижение уровня грунтовых вод.
Открытый дренаж применяют в грунтах с малым коэффициентом фильтрации при необходимости понижения уровня грунтовых вод на небольшую глубину - около 0,3...0,4 м. Дренаж устраивают в виде канав глубиной 0,5...0,7 м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10... 15 см.
Закрытый дренаж - это обычно траншеи глубокого заложения с устройством колодцев для ревизии системы и с уклоном в сторону сброса воды, заполняемые дренируемым материалом (щебень, гравий, крупный песок). Поверху дренажную канаву закрывают местным грунтом.
При устройстве более эффективных дренажей на дно такой траншеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы - керамические, бетонные, асбестоцементные диаметром 125...300 мм, иногда просто лотки. Зазоры труб не заделывают, трубы сверху засыпают хорошо дренирующим материалом. Глубина дренажных канав 1,5...2,0 м и ширина поверху 0,8... 1,0 м. Снизу под трубой часто укладывают щебеночное основание толщиной до 0,3 м. Рекомендуемое распределение слоев грунта:
1) дренажная труба, укладываемая в слой гравия;
2) слой крупнозернистого песка;
3) слой средне- или мелкозернистого песка. Толщина всех слоев не менее 40 см;
4) слой местного грунта толщиной до 30 см.
Такие дренажи собирают воду из прилегающих слоев грунта и отводят ее лучше, так как скорость движения воды в трубах выше, чем в дренирующем материале. Закрытые дренажи должны быть заложены ниже уровня промерзания грунта и иметь продольный уклон не менее 0,005%. Устройство дренажа необходимо выполнить до начала возведения зданий и сооружений.
Для трубчатых дренажей в последние годы широко используют трубофильтры из пористого бетона и керамзитостекла. Применение трубофильтров значительно снижает трудозатраты и стоимость работ. Они представляют собой трубы диаметром 100 и 150 мм с большим количеством сквозных отверстий (пор) в стенке, по которым вода просачивается внутрь трубопровода и отводится. Конструкция труб позволяет осуществлять их машинную укладку по предварительно разровненному основанию.
