Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Московский Государственный Строительный Университет

Курсовая работа

По теме «Проектирование систем дренажа на застраиваемой территории.»

Преподаватель: Колесникова Т.В.

Выполнил: Попов Д.А.

Москва 2014



1. Введение

Слово «дренаж» происходит от английского глагола «todrain», т. е. «отводить», что достаточно хорошо соответствует самому существу работы дренажных устройств, выполняющих функцию отвода (осушения) подземных вод из водонасыщенной толщи по вновь создаваемым искусственным подземным путям.

Для этого в водоносном пласту прокладывают «каналы-осушители», или «дрены», которые непосредственно отбирают (осушают) воду из грунта и подводят ее к различного рода проводящим (транспортирующим) устройствам, служащих для быстрого вывода дренажных вод в естественные (реки, озера, овраги, моря и т. п.) или искусственные (каналы, пруды, водохранилища, приемные резервуары и т. д.) водоприемники.

Таким образом, подземные дренажи представляют собой особого рода подземные сооружения, которые позволяют искусственно понижать уровень подземных вод (осушать водоносный пласт) на участках с повышенным его положением в течение длительного времени (десятки лет). В ряде случаев тот же эффект может быть достигнут перехватом подземных вод подземным дренажем, проложенным по верхней или нижней (по потоку) границе дренируемой территории.

Подземные дренажи предназначены для улучшения общесанитарных, агротехнических и строительных условий на промышленных площадках и городских территориях, характеризующихся неблагоприятным (повышенным) уровнем подземных вод, или для защиты от подтопления расположенных на этих территориях подземных сооружений и коммуникаций.

Основное требование, предъявляемое к подземным дренажам при промышленном и городском строительстве, состоит в том, чтобы пониженный в результате их действия уровень подземных вод располагался не выше определенной глубины от поверхности земли, т. е. иначе говоря, чтобы была выдержана так называемая норма осушения.

Исходя из общесанитарных требований, глубина залегания подземных вод в условиях промышленной и городской застройки должна быть не менее 1,5 м от поверхности земли; эта глубина обычно отвечает и требованиям предупреждения пучения пылеватых и глинистых грунтов, служащих естественным основанием для дорожных покрытий городских улиц и заводских проездов. Для нормального развития и существования различных древесных и кустарниковых пород также необходимо, чтобы уровень подземных вод не залегал выше определенной глубины, так как в противном случае им угрожает гибель от вымокания. Эта глубина различна для разных пород: например, для тополя она составляет примерно 0,4 м, для сосны около 1 м, для фруктовых деревьев 1--1,5 м и более, что не выходит обычно за пределы нормы осушения, назначаемой по санитарным требованиям.

Основными видами подземных сооружений и коммуникаций в городах и на промышленных предприятиях, нуждающихся в защите от подтопления подземными водами с помощью подземного дренажа, являются фундаменты и подвалы зданий, туннели и подземные галереи, теплофикационные каналы и т. п.

Для защиты указанных сооружений от подтопления необходимо, чтобы пониженный уровень подземных вод располагался ниже их оснований не менее чем на 0,5 м.

Учитывая реальные глубины залегания подземных сооружений, среднее значение нормы осушения для городов с многоэтажной застройкой и крупных промышленных предприятий практически можно принимать равным 3--3,5 м, а для небольших городов и поселков (при отсутствии подвалов и глубоких фундаментов) -- 1,5 м.

Генеральный план является основным проектным документом, по которому ведется застройка городских территорий и промышленных зон. Генеральные планы составляют на основе топографической подосновы и геодезической съемки. Рельеф местности изображают в горизонталях в абсолютных или относительных отметках, отсчитываемых от условной нулевой отметки.

Подземный дренаж в промышленном и городском строительстве широко применяют при освоении новых обводнённых территорий под застройку и при реконструкции уже застроенных.

Важное значение имеют и многочисленные мелкие дренажные сооружения, часто осуществляемые на территориях действующих примышленных предприятий, городов и других населенных пунктов в связи с подъёмом уровня грунтовых вод.

Эффективность любого подземного дренажа в значительной мере зависит от того, насколько он правильно запроектирован и рассчитан, а также от соблюдения при его эксплуатации нормальных условий работы дренажа, предусмотренных проектом и увязанных с местными гидрогеологическими и другими особенностями дренируемой территории.



2. Дренажи

2.1 Общая часть

Для защиты заглубленных частей зданий (подвалов, технических подполий, приямков и т.п.), внутриквартальных коллекторов, коммуникационных каналов от подтопления фунтовыми водами должны предусматриваться дренажи. Конструкции дренажей и устройство гидроизоляции подземной части зданий и сооружений должно выполняться в соответствии со СНиП 2.06.15-85, СНиП 2.02.01-83.

Проектирование дренажей следует выполнять на основании конкретных данных о гидрогеологических условиях места строительства объекта, степени агрессивности подземных вод к строительным конструкциям, объемно-планировочных и конструктивных решений защищаемых зданий и сооружений, а также функциональным назначением этих помещений.

Противокапиллярная гидроизоляция в стенах и обмазочная или окрасочная изоляция вертикальных поверхностей стен, соприкасающихся с грунтом, должна предусматриваться во всех случаях независимо от устройства дренажей.

Устройство дренажей обязательно в случаях расположения:

· полов подвалов, технических подполий, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций и т.п. ниже расчетного уровня подземных вод или если превышение полов над расчетным уровнем подземных вод менее 50 см;

· полов эксплуатируемых подвалов, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций в глинистых и суглинистых грунтах независимо от наличия подземных вод;

· полов подвалов, расположенных в зоне капиллярного увлажнения, когда в подвальных помещениях не допускается появления сырости;

· полов технических подполий в глинистых и суглинистых грунтах при их заглублении более 1,3 м от планировочной поверхности земли независимо от наличия подземных вод

· полов технических подполий в глинистых и суглинистых грунтах при их заглублении менее 1,3 м от планировочной поверхности земли при расположении пола на фундаментной плите, а также в случаях, если с нагорной стороны к зданию подходят песчаные линзы или с нагорной стороны к зданию расположен тальвег.

Для исключения обводнения грунтов территорий и поступления воды к зданиям и сооружениям, кроме устройства дренажей, необходимо предусматривать:

· нормативное уплотнение грунта при засыпке котлованов и траншей;

· как правило, закрытые выпуски водостоков с кровли зданий;

· водоотводящие открытые лотки сечением больше 15 х 15 см с продольным уклоном, больше 1 % приоткрытых выпусках водостока;

· устройство отмосток у зданий шириной больше 100 см с активным поперечным уклоном от зданий больше 2% до дорог или лотков;

· герметичную заделку отверстий в наружных стенах и фундаментах на вводах и на выпусках инженерных сетей;

· организованный поверхностный сток с территории проектируемого объекта, не ухудшающий отвод дождевых и талых вод с прилегающей территории.

В случаях, когда из-за низких отметок существующей поверхности земли не представляется возможным обеспечить отвод поверхностных вод или достигнуть требуемого понижения подземных вод, следует предусматривать подсыпку территории до необходимых отметок. При невозможности самотечного отвода дренажных вод от отдельных зданий и сооружений или группы зданий следует предусматривать устройство насосных станций перекачки дренажных вод.

Проектирование дренажей новых объектов следует выполнять с учетом существующих или ранее запроектированных дренажей прилегающих территорий.

При общем понижении уровня подземных вод 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 зданий.

2.2 Типы дренажей

В зависимости от расположения дренажа по отношению к водоупору дренажи могут быть совершенного или несовершенного типа.

Дренаж совершенного типа закладывается на водоупоре. Грунтовые воды поступают в дренаж сверху и с боков. В соответствии с этими условиями дренаж совершенного типа должен иметь дренирующую обсыпку сверху и с боков (см. рис 2.1).

Дренаж несовершенного типа закладывается выше водоупора. Грунтовые воды отступают в дренажи со всех сторон, поэтому дренирующая обсыпка должна выполняться замкнутой со всех сторон (см. рис. 2.2).

Рис 2.1 дренаж совершенного типа

Рис 2.2 дренаж несовершенного типа

2.3 Материал дренажных труб

Материал дренажных труб выбирается в зависимости от химического состава грунтовых вод.

Горизонтальные трубчатые дренажи представляют собой сочетание дренажных труб (водопроводящего элемента) с рыхлыми фильтрующими обсыпками из одного или нескольких слоев сортированного материала либо с обертками из минеральных волокнистых материалов. Применяются также трубы с пористыми стенками, так называемые трубофильтры. Все применяемые в настоящее время горизонтальные дренажи можно подразделить на следующие конструктивные виды:

· дренажи в отдельных траншеях (линейные, кольцевые);

· дренажи, совмещенные с водостоками в общей траншее (линейные) или с коллекторами;

· дренажи, устраиваемые под сооружениями проходкой скважин (лучевые).

Для горизонтальных дренажей применяются перфорированные, соединяющиеся муфтами, гладкие свободно стыкующиеся трубы и трубофильтры (рис. 2.3); для лучевых дрен -- горизонтальные или наклонные скважины с фильтрами.

Рис. 2.3 трубы применяемые для горизонтальных дренажей

Дренажи с применением перфорированных и гладких стыкующихся труб. Для устройства указанных дренажей применяются керамические, пластмассовые, асбестоцементные, бетонные, железобетонные и металлические трубы.

Керамические, трубы подразделяются на дренажные безраструбные и канализационные раструбные. Длина труб от 33 до 120 см. Керамические трубы (гончарные) выпускаются в основном для мелиоративного строительства с малыми диаметрами (в основном 50 мм). Выпуск труб, применяемых в городском и промышленном строительстве (диаметром 150, 200 и 300 мм), составляет около 2% общего объема производства. Широкое применение для дренажа в промышленном и городском строительстве находят керамические канализационные трубы.

Керамические трубы рекомендуется применять для дренажа как при агрессивных, так и при неагрессивных грунтовых водах, причем укладывают их в траншей на глубину, не превышающую величин, указанных в табл. 2.1

Табл. 2.1

Глубина заложения керамических труб

Отдельные керамические трубы соединяются между собой с помощью раструбов или встык, а вода поступает в остающиеся между сочленяющимися частями зазоры, ширина которых допускается не более 2 мм.

При устройстве дренажа с применением керамических труб возможна кольматация и заиление труб, связанное как с поступлением мелких частиц грунта в них, так и в значительной мере с осаждением окисных соединений железа. Степень заиления керамических труб зависит от ширины зазоров в стыках и от продольного уклона дрен. (см рис. 2.4).

Ширина зазоров в стыках керамических труб на практике составляет в большинстве случаев 3 мм, а иногда достигает 6--9 мм. В практике строительства дренажа зазоры между трубами шириной более 2 мм превышают 20%. Естественно, что при такой ширине зазора опасность заиления велика.

Рис. 2.4 зависимость степени заиливания дренажных труб

Основными материалами для пластмассовых труб служат поливинилхлорид и полиэтилен высокой плотности. Достоинством этих материалов является малый вес, стойкость к действию кислот, щелочей и органических растворителей и возможность широко механизировать производство работ по укладке дренажа.

В настоящее время применяются пластмассовые трубы гладкостенные с продольно-щелевой перфорацией и гофрированные с короткими продольными щелями на выступах и впадинах гофров. Для промышленного строительства применяются пластмассовые трубы диаметрами 50, 100 и 150 мм. При применении в горизонтальных дренажах труб диаметром 50 мм, как правило, нужно прокладывать 2--3 ряда труб. Количество, рядов определяется гидравлическим расчетом.

По водозахватной способности пластмассовые трубы одних конструкций уступают керамическим, а других, наоборот, их превосходят. Все зависит от размеров и расположения перфорации пластмассовых труб, через которую поступает грунтовая вода.

Обычно продольно-щелевая прерывистая перфорация выполняется в несколько рядов симметрично по поверхности трубы или делается круглая перфорация. Ширина щелей и диаметры отверстий обычно не превышают 1,5 мм, длина щелей составляет 25 мм.

Все пластмассовые трубы устойчивы в агрессивных средах, однако они могут применяться только при температуре окружающего грунта и воды (притекающей к дренам), не превышающей 40°С, поэтому для их применения требуется наличие режимных данных по температуре грунтов, в которые укладывается дренаж.

Асбестоцементные трубы очень дефицитны и поэтому для дренажа применяются они весьма ограниченно. Асбестоцементные трубы соединяются между собой с помощью муфт из того же материала. Для приема воды на трубах выполняется перфорация в виде щелей или отверстий (табл. 2.2)

Табл. 2.2

Размеры водоприёмных отверстий

Асбестоцементные трубы допускается укладывать в грунт на всю глубину разрабатываемых траншей.

Трубы из других материалов -- бетонные, железобетонные и металлические (в том числе и чугунные) имеют сравнительно невысокий удельный вес при строительстве дренажных систем. Они применяются главным образом при прокладке дрен под сооружениями, оказывающими большое давление на трубы. Бетонные и железобетонные трубы диаметром 500--600 мм применяются также для дренажных коллекторов и однолинейных дренажей, рассчитанных на большой приток воды (например, береговых дренажей).

2.4 Устойчивость дренажных труб к агрессивному воздействию подземных вод

Агрессивное воздействие среды на материал дренажных труб определяется свойствами грунтов и гидрохимическим составом грунтовых вод.

При коррозии материалов труб на их поверхности (внешней и внутренней) протекают одновременно физические, химические и микробиологические процессы, на скорость и развитие которых эказывают влияние окружающие условия: температура, влажность, концентрация растворов и пр. Главным фактором коррозии является продолжительность воздействия агрессивной среды на материал.

Особенностью работы дренажей в промышленном и городском строительстве является то, что в большинстве случаев они работают в течение круглого года, в отличие от сельскохозяйственных и дорожных дренажей, для которых характерен сезонный рабочий цикл. Поэтому дренажные трубы в условиях городского и промышленного строительства подвержены в значительной степени агрессивному воздействию.

Агрессивными свойствами по отношению к материалам дренажных труб обладают почвенно-грунтовые растворы и грунтовые воды, содержащие углекислоту, сульфаты, магнезиальные соли, хлориды и др. Вместе с тем нужно иметь в виду, что в засоленных грунтах в результате поступления дождевой воды или фильтрации воды из водоемов агрессивное воздействие среды на дренажные трубы уменьшается.

Наиболее устойчивыми в грунтовых водах различного химического состава являются керамические и пластмассовые трубы, а также трубофильтры из полимербетонов. Вместе с тем керамические трубы разрушаются под действием механических сил, если их долгое время хранить на воздухе, так как в керамике происходит кристаллизация солей при поглощении водяных паров и трубы становятся хрупкими. Пластмассовые и полимербетонные трубы неустойчивы в поле высоких температур. В агрессивных средах подвержены сильному разрушению бетонные трубы.

2.5 Исходные данные для проектирования дренажей

Для составления проекта дренажа необходимы следующие данные и материалы:

· техническое заключение о гидрогеологических условиях строительства; п

· план территории в масштабе 1:500 с существующими и проектируемыми зданиями и подземными сооружениями;

· проект организации рельефа;

· планы и отметки полов подвальных помещений и подполий зданий;

· планы, разрезы и развертки фундаментов зданий;

· планы, продольные профили и разрезы подземных каналов.

В техническом заключении о гидрогеологических условиях строительства должны быть даны характеристики подземных вод, геолого-литологического строения участка и физико-механических свойств грунтов.

В разделе характеристики подземных вод должны быть указаны:

· причины образования и источники питания подземных вод;

· режим подземных вод и отметки появившегося, установившегося и расчетного уровней подземных вод, а в необходимых случаях высота зоны капиллярного увлажнения грунта;

· данные химического анализа и заключение об агрессивности подземных вод по отношению к бетонам и растворам.

В геолого-литологическом разделе дается общее описание строения участка.

В характеристике физико-механических свойств грунтов должны быть указаны:

· гранулометрический состав песчаных грунтов;

· коэффициенты фильтрации песчаных грунтов и супесей;

· коэффициенты пористости и водоотдачи;

· угол естественного откоса и несущая способность грунтов.

К заключению должны быть приложены основные геологические разрезы грунтов по буровым скважинам, необходимые для составления алогических разрезов по трассам дренажей.

При необходимости, в сложных гидрогеологических условиях для проектов дренирования кварталов и микрорайонов к техническому заключению должны быть приложены карта гидроизогипс и карта распространения грунтов.

В случае особых требований к устройству дренажа, вызываемых специфическими условиями эксплуатации защищаемых помещений и сооружений, эти требования должны быть изложены заказчиком в качестве дополнительных исходных материалов для проектирования дренажей.

2.6 Общие условия выбора типа дренажа

Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого объекта и гидрогеологических условий.

При проектировании новых кварталов и микрорайонов на территориях с уровнем подземных вод должна быть разработана общая схема дренажей.

В состав схемы дренажей входят системы дренажей, обеспечивающие общее понижение уровня подземных вод на территории квартала (микрорайона), и местные дренажи для защиты от подтопления подземными водами отдельных сооружений.

К дренажам, обеспечивающим общее понижение уровня грунтовых вод относятся дренажи:

· головной или береговой;

· систематический.

К местным дренажам относятся дренажи:

· кольцевой,

· пристенный;

· пластовый.

К местным дренажам относятся также дренажи, предназначенные для защиты отдельных сооружений:

· дренаж подземных каналов;

· дренаж приямков;

· дорожный дренаж;

· дренаж засыпаемых речек, ручьев, логов и оврагов;

· откосный и застенный дренажи;

· дренаж подземных частей существующих зданий.

При благоприятных условиях (в песчаных грунтах, а также в песчаных прослойках при большой площади их распространения) местные дренажи могут одновременно способствовать общему понижению уровня подземных вод.

На территориях, где подземные воды залегают в песчаных грунтах, следует применять системы дренажей, обеспечивающие общее понижение уровня подземных вод.

Местные дренажи в этом случае следует применять для защиты от подтопления грунтовыми водами отдельных особо заглубленных сооружений.

На территориях, где подземные воды залегают в глинистых, суглинистых и других грунтах с малой водоотдачей, необходимо устраивать местные дренажи.

Местные «профилактические» дренажи нужно устраивать также при отсутствии наблюдаемых подземных вод для защиты подземных сооружений, располагаемых в глинистых и суглинистых грунтах.

На территориях со слоистым строением водоносного пласта следует устраивать как общие системы дренажей, так и местные, дренажи.

Общие системы дренажа следует устраивать для осушения обводненных песчаных прослоек, по которым вода поступает на дренируемую территорию. В этой системе могут быть использованы также отдельные местные дренажи, у которых радиус депрессионной кривой захватывает значительную площадь территории. Местные дренажи необходимо устраивать для подземных сооружений, закладываемых на участках, где водоносный пласт не полностью осушается общей системой дренажа, а также в местах возможного появления верховодки.

На застроенных территориях, при строительстве отдельных зданий и сооружений, нуждающихся в защите от подтопления грунтовыми водами, должны устраиваться местные дренажи. При проектировании и строительстве этих дренажей обходимо учитывать их влияние на соседние существующие сооружения.

2.6.1 Головной дренаж

Для осушения территорий, подтопляемых потоком подземных вод с областью питания, расположенной вне этой территории, следует устраивать головной дренаж (см. рис. 2.5).

Рис. 2.5 схема головного дренажа

Головной дренаж нужно закладывать по верхней, по отношению к подземному потоку, границе дренируемой территории. Трассу дренажа назначают с учетом размещения застройки и проводят, по возможности, в местах с более высокими метками водоупора.

Головной дренаж должен, как правило, пересекать поток подземных вод по всей его ширине.

При длине головного дренажа, меньшей ширины подземного потока, следует устраивать дополнительные дрены по боковым границам дренируемой территории с целью перехвата подземных вод, поступающих сбоку.

При неглубоком залегании водоупора головной дренаж следует закладывать на поверхности водоупора (с некоторым заглублением в него) с целью полного перехвата подземных вод, как дренаж совершенного типа.

В тех случаях, когда не представляется возможности заложить дренаж на водолоупоре, а по условиям дренирования требуется полностью перехватить поток подземных вод, ниже дренажа устраивается экран из водонепроницаемого шпунтового ряда, который должен быть опущен ниже отметок водоупора.

При глубоком залегании водоупора головной дренаж закладывают выше зодоупора, как дренаж несовершенного типа. В этом случае необходимо произвести расчет депрессионной кривой. Если устройством одной линии головного дренажа не достигается понижение уровня подземных вод до заданных отметок, следует проложить вторую линию дренажа параллельно головному дренажу. Расстояние между дренажами определяется расчетом.

Если часть водоносного пласта, расположенная над дренажом, состоит из песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сутки, нижняя часть траншеи дренажа должна быть засыпана песком с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сутки (см. рис. 2.6).

Рис. 2.6 схема засыпки траншей

Высота засыпки песком составляет 0,6-0,7Н, где: Н - высота от низа траншеи дренажа до непониженного расчетного уровня подземных вод.

При слоистом строении части водоносного пласта,- расположенного над дренажом, с чередованием прослоек песка и суглинков, засыпка траншеи дренажа песком с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сутки; должна быть произведена на 30 см выше непониженного расчетного уровня подземных вод.

Засыпка песком может производиться на всю ширину траншеи вертикальной или наклонной призмой, толщиной не менее 30 см. Для головного дренажа совершенного типа, когда водоносный пласт не имеет глинистых, суглинистых и субпесчаных прослоев, песчаную призму можно устраивать только с одной стороны траншеи (со стороны притока воды).

Еслиголовной дренаж закладывается в толще сравнительно слабо водопроницаемых грунтов, подстилаемых хорошо водопроницаемыми грунтами, следует устраивать комбинированный дренаж, состоящий из горизонтальной дрены и вертикальных самоизливаюшихся колодцев (см. рис. 2.7).

Рис. 2.7 комбинированный дренаж с вертикальным самоизливающимся колодцем

Вертикальные колодцы должны сообщаться своим основанием с водопроницаемыми грунтами водоносного пласта, а верхней частью с внутренним слоем обсыпки горизонтальной дрены.

Для осушения прибрежных территорий, подтопляемых в связи с подпором горизонта воды в реках и водохранилищах, следует устраивать береговой дренаж (см. рис 2.8) где обозначения: МГ - меженный горизонт водоема, ГПВ - горизонт подпёртых вод водоема.

Рис. 2.8 схема берегового дренажа

Береговой дренаж прокладывается параллельно берегу водоема и заклаывается ниже нормально подпертого горизонта (НПГ) водоема на величину, определяемому расчетом.

В необходимых случаях головной и береговой дренажи могут применяться в сочетании с другими системами дренажа.

2.6.2 Систематический дренаж

На территориях, где грунтовые воды не имеют ясно выраженного направления потока, а водоносный пласт сложен песчаными грунтами или имеет слоистое строение с незамкнутыми песчаными прослоями, следует устраивать систематический дренаж (см. рис.2.9).

Рис. 2.9 схема систематического дренажа

Расстояние между дренами-осушителями систематического дренажа и глубина их заложения определяются расчетом.

В городских условиях систематический дренаж может устраиваться в сочетании местными дренажами. В этом случае при проектировании отдельных дрен следует решать возможность их одновременного использования в качестве местного дренажа, защищающего отдельные сооружения и в качестве элементов систематического дренажа, обеспечивающего общее понижение уровня грунтовых вод на дренируемой территории.

При заложении дрен систематического дренажа в толще грунта со слабой водопроницаемостью, подстилаемого хорошо водопроницаемыми грунтами, следует применять комбинированный дренаж, состоящий из горизонтальных дрен с вертикальными, самоизливающимися колодцами (см. рис. 2.7).

На территориях, подтопляемых потоком грунтовых вод, область питания которых захватывает также и дренируемую территорию, следует применять совместно головной и систематический дренаж.

2.6.3 Кольцевой дренаж

Для защиты от подтопления грунтовыми водами подвальных помещений и подполий отдельно стоящих зданий или группы зданий, при заложении их в водоносных песчаных фунтах, следует устраивать кольцевые дренажи (см. рис. 2.10).

Рис 2.10 схема кольцевого дренажа

Кольцевые дренажи следует устраивать также для защиты особо загубленных подвалов в новых кварталах и микрорайонах при недостаточной глубине понижения уровня грунтовых вод общей системой дренажа территории.

При хорошей водопроницаемости песчаных грунтов, а также при заложении дренажа на водоупоре, можно устраивать общий кольцевой дренаж для группы соседних зданий.

При ясно выраженном одностороннем притоке грунтовых вод дренаж может быть устроен в виде незамкнутого кольца по типу головного дренажа.

Кольцевой дренаж надо закладывать ниже пола защищаемого сооружения на глубину, определяемую расчетом.

При большой ширине здания или при защите одним дренажом нескольких зданий, а также в случае особых требований к понижению грунтовых вод под защищаемым сооружением, глубина заложения дренажа принимается в соответствии с расчетом, в котором должно быть определено превышение пониженного уровня грунтовых вод в центре контура кольцевого дренажа над уровнем воды в дрене. При достаточной глубине заложения дренажа следует устраивать промежуточные дрены.

Кольцевой дренаж следует прокладывать на расстоянии 5-8 м от стены здания. При меньшем расстоянии или большом заглублении дренажа необходимо принять меры против выноса, ослабления и осадки грунта под фундаментом здания.

2.6.4 Пристенный дренаж

Для защиты от грунтовых вод подвальных помещений и подполий зданий, закладываемых в глинистых и суглинистых грунтах, следует устраивать пристенные дренажи.

Пристенные "профилактические" дренажи необходимо устраивать также и при отсутствии грунтовых вод в зоне подвалов и подполий, устраиваемых в глинистых и суглинистых грунтах.

При слоистом строении водоносного пласта для защиты подвалов и подполий следуетустраивать пристенные или кольцевые дренажи в зависимости от условий.

Если отдельные части здания располагаются на участках с различными геологическими условиями, на этих участках можно применять как кольцевой, так пристенный дренажи.

Пристенный дренаж прокладывают по контуру здания с наружной стороны. Расстояние между дренажом и стеной здания определяется шириной фундаментов здания и размещением смотровых колодцев дренажа.

Пристенный дренаж, как правило, должен прокладываться на отметках не ниже подошвы ленточного фундамента или основания фундаментной плиты. При большой глубине заложения фундаментов от отметки пола подвального помещения пристенный дренаж может быть заложен выше подошвы фундаментов при условии принятия мер против просадки дренажа.

2.6.5 Пластовый дренаж

Для защиты от подтопления грунтовыми водами подвальных помещений и подполий зданий, устраиваемых в сложных гидрогеологических условиях: в водоносных пластах большой мощности, при слоистом строении водоносного пласта, при наличии напорных подземных вод и т.п., а также в случае недостаточной эффективности применения кольцевого или пристенного дренажа, следует устраивать пластовыедренажи (см. рис.2.11).

Рис. 2.11 схема пластового дренажа

В водоносных пластах большой мощности следует предварительно произвести расчёт возможного понижения уровня подземных вод в центре контура кольцевого дренажа. В случае недостаточного снижения уровня грунтовых вод надо применить пластовый дренаж.

При сложном строении водоносного пласта с изменением его состава и водопроницаемости (в плане и разрезе), а также при наличии обводненных замкнутых зон и линз под полом подвального помещения, устраиваются пластовые дренажи.

При наличии напорных подземных вод следует применять кольцевой или пластовый дренаж в зависимости от местных гидрогеологических условий с расчётным обоснованием.

Для защиты подвальных помещений и сооружений, в которых по условиям эксплуатации не допускается появление сырости, при заложении этих помещений в зоне капиллярного увлажнения грунтов следует устраивать пластовые дренажи.

Пластовые "профилактические" дренажи для таких помещений и сооружений, устраиваемых в глинистых и суглинистых фунтах, рекомендуется предусматривать также и при отсутствии наблюдаемых подземных вод.

Пластовые дренажи устраивают в сочетании с трубчатыми дренажами «кольцевыми и пристенными). Для сопряжения пластового дренажа с наружным трубчатым дренажом через фундаменты здания прокладывают трубчатый дренаж.

Для подполий зданий с фундаментами на свайных ростверках, пластовый дренаж можно устраивать в сочетании с однолинейным дренажом, прокладываемым под зданием.



2.7 Дренаж подземных каналов

Для защиты от подтопления грунтовыми водами каналов теплосети и коллекторов подземных сооружений при прокладке их в водоносных грунтах необходимо устраивать линейные сопутствующие дренажи.

"Профилактические" (сопутствующие) дренажи следует устраивать в глинистых и суглинистых грунтах.

Сопутствующий дренаж надо закладывать на 0,3-0,7м ниже подошвы основания канала.

Сопутствующий дренаж следует прокладывать с одной стороны канала на расстоянии 0,7-1,0 м от наружной грани канала. Расстояние 0,7 м необходимо для размещения смотровых колодцев.

При устройстве проходных каналов дренаж можно прокладывать под каналом по его оси. В этом случае на дренаже следует устраивать специальные смотровые колодцы с люками, заделанными в днище канала.

В случае заложения основания канала на глинистых и суглинистых грунтах, а также на песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сутки, под основанием канала необходимо устраивать пластовый дренаж в виде сплошного песчаного пласта.

Пластовый дренаж должен быть соединен с дренирующей обсыпкой сопутствующего трубчатого дренажа.

При устройстве каналов в глинистых и суглинистых грунтах, в грунтах слоистого строения, а также в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сутки, с обеих сторон канала должны быть отсыпаны вертикальные или наклонные призмы из песка с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сутки.

Песчаные призмы предназначаются для приема притекающей с боков воды и устраиваются аналогично песчаным призмам головного и пристенного дренажей.

2.8 Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений

Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений должен решаться в каждом случае в зависимости от местных гидрогеологических условий и принятых конструкций зданий.

Для этой цели могут быть рекомендованы следующие решения: заглубление низового участка дренажа, когда заглубленные помещения и приямки расположены у низовой его части, считая по течению воды в дренаже;

· общее понижение дренажа при заложении дренажа и защищаемого сооружения в песчаных грунтах;

· разделение общего дренажа на отдельные части с самостоятельными выпусками; устройство дополнительных локальных дренажей.

При дренировании отдельных приямков и заглубленных помещений необходимо обратить особое внимание на мероприятия против выноса грунта из-под фундаментов здания.

При устройстве кольцевых дренажей фундаменты здания могут быть заложены несколько выше дренажа. Превышение фундаментов здания над дренажом и расстояние дренажа от здания должны быть проверены с учетом угла внутреннего трения грунта по формуле:

1_МИН. - наименьшее расстояние оси дрены от стены здания в м

b - уширение фундамента здания в м,

В - ширина дренажной траншеи в м,

Н - глубина заложения дрены в м,

h - глубина заложения фундамента в м,

Ф - угол внутреннего трения грунта.

При заложении дренажа ниже фундамента зданий с целью исключения суффозии грунтов, особое внимание следует обратить на правильный подбор и устройство дренажных обсыпок, на качество заделки швов и отверстий в колодцах, а также на мероприятия, исключающие вынос грунта при разрытии траншей дренажа.

При большой величине понижения горизонта грунтовых вод под фундаментами (существующими и проектируемыми) следует производить расчет осадки грунта.

При устройстве перепадов на дренаже в пределах зоны влияния нижней дрены, также следует предусматривать мероприятия, перечисленные выше.

Перепадные колодцы должны устраиваться с тщательной заделкой всех швов и отверстий.

Локальные дренажи для отдельных приямков рекомендуется устраивать по типу пластового дренажа.

2.9 Другие виды дренажей

В некоторых случаях требуемое понижение уровня грунтовых вод может быть достигнуто системой общего дренирования территории (головным и систематическим дренажом).

Дренажи могут прокладываться совместно с водостоками (см. рис. 2.12). При засыпке речек, ручьев, логов и оврагов; являющихся естественным дренажом грунтовых вод, помимо коллекторов для отвода поверхностных вод необходимо устраивать дренажи для приема грунтовых вод.

Рис. 2.12 схема прокладки дренажа над водостоком

Дренажам должна быть обеспечена связь с водоносным пластом с обеих сторон водосточного коллектора. При большом притоке подземных вод, а также при заложении коллектора на глинах и суглинках, прокладывают две дрены, располагая их по обе стороны коллектора.

При малом притоке грунтовыхвод ирасположенииводосточного коллектора в песчаных грунтах можно прокладывать одну дрену, располагая ее со стороны большего притока воды. Если при этом песчаные грунты имеют коэффициент фильтрации менее 5 м/сутки, под основанием коллектора должен быть устроен пластовый дренаж в виде сплошного пласта или отдельных призм.

При выклинивании водоносного пласта на склонах и в откосах необходимо. страивать перехватывающие дренажи.

Перехватывающие дренажи закладывают на глубине не меньшей чем глубина промерзания и устраивают их по типу головного дренажа.

Когда водоносные слои выражены неясно и подземные воды выклиниваются по всей площади откоса, устраивают специальные откосные дренажи.

При устройстве подпорных стенок, в местах выклинивания подземных вод, устраивают застенный дренаж. Застенный дренаж представляет собой сплошную засыпку из фильтрующего материала, уложенного за стенкой. При небольшой длине застенный дренаж может быть уложен без трубы. При значительной длине рекомендуется устраивать трубчатый дренаж с дренирующей обсыпкой.

Для улавливания родников, выклинивающихся на склоне, устраивают каптажные колодцы.

Откосные и застенные дренажи и каптажные колодцы должны иметь обеспеченные выпуски воды.

Для защиты существующих подвальных помещений и подполий зданий тип дренажа выбирают в каждом конкретном случае, руководствуясь местными условиями.

В песчаных грунтах устраивают кольцевые и головные дренажи.

В глинистых и суглинистых грунтах при глубоком заложении фундаментов устраивают пристенные дренажи, при условии, что такое решение допускается конструкцией фундаментов и стен здания.

Пластовый дренаж устраивают в случае, когда в подвале может быть устроен второй пол на более высоких отметках. В этом случае между старым и новым полом насыпают слой фильтрующего материала (крупнозернистого песка с призмами гравия или щебня) и соединяют его с наружным трубчатым дренажом, как и в обычных пластовых дренажах.

При проектировании и строительстве дренажей у существующих зданий должны быть предусмотрены меры против выноса и просадки грунтов.

Разрытие траншеи дренажа в этих случаях следует вести короткими захватками с немедленной укладкой дренажа и обратной засыпкой траншеи.



4. Расчётно-конструкторский раздел

4.1 Расчёт коллектора

4.1.1 Исходные данные

Требуется рассчитать ж/б безнапорную трубу Ш 500мм с обычным армированием. Трубопровод укладывается в траншею открытым способом на естественном основании. Глубина укладки от поверхности земли до 3 метров до верха трубы, грунт- супесь тугопластичная. Уровень грунтовых вод на глубине 2 м.

Расчётная приведенная внешняя нагрузка P на 1 м трубопровода определяется по формуле, кн/м:

4.1.2 Давление грунта в траншеи

4.1.3 Коэффициент, учитывающий разгрузку трубы грунтом пазух

=250-нормативный модуль деформации грунта засыпки пазух,

=300000-начальный модуль упругости бетона трубы,

=0,56 м - средний диаметр труб,

=0,62 м - наружный диаметр труб,

В=1,5 м - ширина траншеи на уровне верха трубы,

h = 0,06 м -толщина стенки труб.

Рис.4.1 Геометрические размеры

4.1.4 Определяем коэффициент концентрации давления в насыпи:

(3.4)

следовательно, определяем по формуле:

(3.5)

- коэффициент концентрации давления в насыпи,

=1,4 (см. табл.3.1 грунт Г3)



Таблица 4.1

Значения коэффициента К_н в зависимости от характеристик основания

Грунты основания	Условная группа	Коэффициент при отношении H/D бльше 2,5 и укладке труб на основания
		плоское грунтовое	профилированное грунтовое с углом охвата	бетонное с углом охвата 120
Скальные, глинистые очень прочные	Г4	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
Пески гравелистые, крупные, средней крупности и мелкие плотные. Глинистые грунты прочные	Г3	1,4	1,43	1,45	1,47	1,5
Пески гравелистые, крупные, средней крупности и мелкие средней плотности. Пески пылеватые плотные, глинистые, грунты средней плотности прочные	Г2	1,25	1,28	1,3	1,35	1,4
Пески мелкие рыхлые. Пески пылеватые средней плотности, глинистые грунты слабые	Г1	1,1	1,15	1,2	1,25	1,3
Пески пылеватые рыхлые, глинистые грунты текучие		1	1	1	1,05	1,1

4.1.5 Расчётная приведённая нагрузка на трубу от грунта при укладке в насыпь

,

= 0,877 (см.рис.4.2),т.к.

Рис. 4.2 График вертикального давления в зависимости от ширины траншеи и категории грунта засыпки

-ширина траншеи на уровне середины расстояния между поверхностью земли и верхом трубопровода.

Следовательно, расчёт ведём по формуле:

(3.6)

1,15*0,62*1,41*0,97*0,75(18,0*2+5*5)=31,08 кН/м

=1,15- коэффициент перегрузки для грунта,

=0,97-коэффициент,учитывающий боковое давление на трубопровод.(см. табл.3.2)

=0,75 (см. табл.3.3)

Таблица 4.2

Значение коэффициента з при различном уплотнении засыпки

Вид грунта засыпки	Коэффициенты при степени уплотнения засыпки
	Нормальной	Повышенной плотности
	при укладке труб в
	траншее	насыпи	траншее	насыпи
	лтр	з	лн	з	лтр	з	лн	з
Пески, кроме пылеватых	0,1	0,95	0,3	0,86	0,3	0,86	0,5	0,78
Пески пылеватые, суглинки	0,05	0,97	0,2	0,9	0,25	0,88	0,4	0,82
Глины	0	1	0,1	0,95	0,2	0,9	0,3	0,86

Таблица.4.3

Значение коэффициента в1, в2

Способ укладки труб	Коэффициенты приведения для нагрузок от
	давление грунта и временных нагрузок	собственной массы трубопровода и массы транспортируемого продукта
На плоское грунтовое основание с подбивкой под круглые трубы	0,75	0,6
На грунтовое спрофилированное основание с углом охвата трубы	0,55	0,37
75
90	0,5	0,32
120	0,45	0,25
На ж/б фундамент с углом охвата трубы 120	0,35	0,2

кН - с учётом взвешенного действия воды

4.1.6 Расчётная приведенная нагрузка от транспорта

=1-динамический коэффициент подвижной нагрузки

=1,4-коэффициент перегрузки для транспорта

=2,06-нормативное равномерно распределенное давление от транспорта (табл.3.4)

Таблица.4.4

значение от автомобильной нагрузки Н-18 при различных наружных диаметрах

Глубина заложения трубопровода	Нормативное равномерно распределённое давление от автомобильной нагрузки
	0,3	0,5	0,7	0,9	1,1	1,3
0.5	111.1	104	92,9	83,2	75,9	69,1
0.75	51,9	48,2	46,6	42,9	40	38
1,00	28,1	27,2	25,6	24,5	23	21,6
1,25	18,3	17,8	17,5	16,9	16,3	15,6
1,50	13,4	13,3	13,1	12,9	12,8	12,7
2,00	8,43	8,43	8,43	8,43	8,43	8,43
3,00	5,49	5,49	5,49	5,49	5,49	5,49
4,00	3,04	3,04	3,04	3,04	3,04	3,04
5,00	2,06	2,06	2,06	2,06	2,06	2,06

4.1.7 Расчётная приведенная нагрузка от жидкости

=1-коэффициент перегрузки

=0,6-коэффициент приведения нагрузки.(табл.4.4)

4.1.8 Расчётная приведенная нагрузка от собственного веса трубы

=1,1

4.1.9 Полная приведенная нагрузка

Контрольная нагрузка 41,2 кН/м по ГОСТ 8482-88

4.1.10 Усилия в трубе от основного сочетания нагрузок

4.1.11 Геометрические характеристики продольного сечения

4.1.11.1 Общие данные армирования

Каркас КП4 А-IШ6 - ГОСТ 5781, 5Вр - 1 - ГОСТ 6727 (спир.) с шагом m=80 мм

Рис. 4.3 Армирование трубы

Рис.4.4 Каркас КП4

Площадь спиральной арматуры

Коэффициент продольного армирования

Бетон марки В25

4.1.11.4 Площадь приведенного сечения

4.1.11.5 Статический момент

Рис. 4.5 Деталь армирования

4.1.11.6 Расстояние от внутренней грани до центра

Момент инерции приведенного сечения

4.1.11.8 Момент сопротивления приведенного сечения

4.2 Расчёт фундамента

4.2.1 Инженерно-геологические условия

Описание инженерно-геологических элементов (далее ИГЭ):

ИГЭ-1 -насыпной грунт, смесь супеси, гравия, гальки, бытового мусора, мощность 0.7 -1.9 м;

ИГЭ-2 - моренные супеси с гнёздами песков, с гравием и галькой от 10-15% до 25-35%, с валунами 5-10%, мощность 15 м;

Глубина залегания уровня грунтовых вод от 1,8 до 4 м.

Рис.4.6 Геология скважин

Рис. 4.7 Схема расположения скважин



Таблица 4.5

Характеристики физико-механических свойств грунтов

№ ИГЭ	gII, кН/м3	W, %	е д.е.	jII, град.	СII, кПа	WP, %	WL, %	IP, %	IL, д.е.	Е, МПа	R0, кПа
ИГЭ-1	16
ИГЭ-2	22,6	10	0,31	26	12	12	17	5	?0	25	300

4.2.2 Сбор нагрузок на фундамент

4.2.2.1 Постоянные нагрузки

Таблица 4.6

Постоянная нагрузка от покрытия, к

Таблица 1.1.1. кгс/м²

Конструкция кровли	Нормативная нагрузка,
Изопласт, ЭКП	0,06
Изопласт, ХПП	0,06
Утеплитель «PAROC»	0,09
Пароизоляционная пленка «ЮТАФОЛ»	0,05
Ж/б плита	4
Итого:	4,26

Таблица 4.7

Постоянная нагрузка от перекрытия, к

Таблица 1.1.1. кгс/м²

Конструкция перекрытия	Нормативная нагрузка
Паркетная доска, 20 мм	0,01
Лаги 50*200 с шагом 500 мм	0,01
Плита перекрытия	4
Итого:	4,02
Временная	1,5
Полная:	5,52

От стеновых панелей:

Наружная стена:

11.56 кН/м (вес 3-х слойных стеновых панелей принят по паспортам изделий серии 75)

Торцевая стена:

15.1 кН/м

Внутренние стены:

30*0,16*25=120 кН/м до отм. -1,90

От лестничных маршей:

=15 кН

=35кН

кН

(1,4*0,08*2,8*3,75)/6=1,96

4.2.2.2 Временные нагрузки

На перекрытия:

Временная нагрузка на перекрытие -

Временная нагрузка на перекрытие чердака

Временная нагрузка на покрытие:

На покрытие:

Снеговая нагрузка - нормативная снеговая нагрузка по СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” для г. Петрозаводска (V снеговой район).

Результирующая нагрузка по сечению 1-1

Результирующая нагрузка по сечению 2-2

Результирующая нагрузка по сечению 3-3

Рис. 4.8 Схема для сбора нагрузок



4.2.3 Расчет фундаментов

дренаж гидрогеологический строительство фундамент

4.2.3.1 Определение глубины промерзания

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта по формуле:

где kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, нормативная глубина сезонного промерзания:

где d₀ - величина, принимаемая равной для песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30, - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в г.Петрозаводске.

4.2.3.2 Выбор варианта фундамента

Проанализировав инженерно геологические условия наиболее приемлемыми типами фундаментов являются фундаменты на естественном основании.

Рис. 4.9 Вариант фундамента фундамент на естественном основании;

4.2.3.3 Расчет фундамента на естественном основании

Исходные данные:

; ;;;

Сечение 3-3:

Предварительное определение размеров подошвы фундамента.

Площадь подошвы фундамента:

где - условное расчетное сопротивление ИГЭ-2, - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, - глубина заложения фундамента от уровня планировки земли.

Так как фундамент ленточный, то его длина равна единице, а значит .

Предварительно принимаем 1.4 м.

Расчетное сопротивление грунта основания определяем по формуле:

где и - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 [2];

-- коэффициент, принимаемый равным 1,1;

, и -- коэффициенты условий работы, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения по таблице 4 [2];

=0,84

=4,37

=6,9

-- коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента (при );

-- ширина подошвы фундамента;

-- глубина подвала -- расстояние от уровня планировки до пола подвала;

-- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды);

-- то же, залегающих выше подошвы;

-- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

-- глубина заложения фундамента:

, где:

-- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

- удельное сцепление грунта.

Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды:

Осредненные расчетные значения удельного веса грунта залегающего:

· ниже подошвы фундамента:

· выше подошвы фундамента:

.

Среднее напряжение в грунте под подошвой фундамента:

Проверка условия: больше 5 %

Принимаем b= 1.1 м.

Среднее напряжение в грунте под подошвой фундамента:

Проверка условия: условие выполняется

Сечение 2-2:

Предварительное определение размеров подошвы фундамента.

Площадь подошвы фундамента:

- глубина заложения фундамента от уровня пола подвала.

Так как фундамент ленточный, то его длина равна единице, а значит

.

Предварительно принимаем 1.6 м.

Расчетное сопротивление грунта основания определяем по формуле:

Среднее напряжение в грунте под подошвой фундамента:

Проверка условия: условие выполняется, т.к. разница меньше 5%

Сечение 1-1:

Предварительное определение размеров подошвы фундамента.

Площадь подошвы фундамента:

- глубина заложения фундамента от уровня пола подвала.

Так как фундамент ленточный, то его длина равна единице, а значит

.

Предварительно принимаем 1.6 м.

Расчетное сопротивление грунта основания определяем по формуле:

Среднее напряжение в грунте под подошвой фундамента:

Проверка условия: условие выполняется, т.к. разница меньше 5%

Размещено на Allbest.ru