Заходи по збереженню існуючого гідрогеологічного режиму на ділянці будівництва будинків з багатоярусним підземним паркінгом

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 624.15+624.1316 (075.8)

Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій, м. Київ

Заходи по збереженню існуючого гідрогеологічного режиму на ділянці будівництва будинків з багатоярусним підземним паркінгом

Червінський Я. Й. к. т. н., Дмитрієв Д. А. к. т. н.,

Шумінський В. Д. к.т.н., доцент

Анотація

гідрогеологічний підземний паркінг ґрунтовий

В статті наведені можливі заходи по збереженню існуючого гідрогеологічного режиму на ділянці будівництва будинків з багатоярусним підземним паркінгом при значному його заглибленні під рівень ґрунтових вод і суттєвому втручанні в режим руху підземних вод

В галузі будівництва намітилася тенденція зведення багатоповерхових будинків (20 і більше поверхів) з багатоярусним підземним паркінгом, який нараховує до 7 ярусів, заглиблених під рівень підземних вод (РПВ) на 20 і більше метрів. Це призводить до істотного втручання у гідрогеологічний режим ділянки будівництва і прилеглої території, що може негативно відобразитися на русі підземних вод. При цьому огородження котлованів виконується, як правило, у вигляді «стіни в грунті», що створює водонепроникну перешкоду на шляху руху підземних вод і може призвести до створення небажаного барражного ефекту, підйому рівнів підземних вод, підтоплення підвалів поряд розташованих будинків, їх деформацій і руйнування, утворення депресивної вирви. Суттєве зниження рівнів підземних вод приводить до зменшення зважувального тиску і, як наслідок, підвищення навантаження на грунт, що може призвести до його додаткового осідання. Особливо це актуально для великих міст в умовах щільної міської забудови, коли огородження будівельного котловану розташовується в декількох метрах від житлових будинків.

В статті пропонуються заходи по збереженню існуючого гідрогеологічного режиму на ділянці будівництва на прикладі будівництва офісного комплексу з вбудовано-прибудованими приміщеннями, закладами громадського харчування і підземним паркінгом по вул.Польова, 12 в Солом'янському районі м. Києва.

Майдан будівництва розташовано в долині річки Либідь. Будинок 30-ти поверховий з підземним 5-ти ярусним паркінгом. Фундамент будинку - пальовий з буроін'єкційних або буронабивних паль з плитним ростверком. Палі заглиблюються в мергельну глину. Огородження котловану буде виконано у вигляді «стіни в грунті» із заведенням її також в мергельну глину. Відмітка низу 5-го ярусу паркінга - 126,50 м, низу «стіни в грунті» - 111.0 м.

Підземні води на ділянці будівництва офісного комплексу за результатами інженерно-геологічних вишукувань (2007 рік) зафіксовані в межах абсолютних відміток рівнів підземних вод 141,90…142,40 м [1].

Живлення водоносного горизонту відбувається переважно за рахунок інфільтрації атмосферних опадів, витоків з водонесучих комунікацій, перетікання вод з вище розташованих територій.

Ситуаційний план з нанесенням місць розташування інженерно-геологічних виробок, спостережливих колодязів, осі пристінного дренажу наведено на рисунку 1. Для спостереження за рівнями підземних вод в період будівництва і експлуатації офісного комплексу необхідно виконати мережу спостережливих колодязів з п'єзометрами для контролю можливої зміни гідрогеологічного режиму.

Колодязі повинні розташовуватися по периметру будівлі. Під час виконання робіт по бурінню свердловин для п'єзометрів в місцях їх розташування виконують попереднє шурфовання з метою недопущення руйнування підземних комунікацій.

Конструкція колодязя приведена на рисунку 2. Під залізобетонною плитою колодязя виконується відсипка із щебеню. На плиту встановлюють металеве кільце колодязя діаметром до 0,6 м, яке закривається зверху кришкою. Відстань від кришки колодязя до п'єзометра - 5…10 см. П'єзометри закриваються відкидними кришками. Відстань від стінки колодязя до п'єзометрів 0,25 м, п'єзометри мають діаметр 75,5 мм.

Встановлення п'єзометрів виконується в наступній послідовності. З початку бурять свердловину під п'єзометр. Її глибина обумовлена відстанню до піщаного ґрунту (ІГЕ-3), п'єзометр заглиблюється в цей грунт на 0,3 м.

Схема п'єзометра показана на рисунку 3. Для його встановлення спочатку бурять свердловину діаметром 220 мм, в яку установлюється обсадна труба діаметром 219 мм. На дні свердловини виконують відсипку із щебеню. Потім в обсадну трубу встановлюють п'єзометр діаметром 75,5 мм. В нижній частині п'єзометра розташовується відстійник довжиною 30 см. На ділянці п'єзометра від відстійника вверх на 2,5 м виконується перфорація. Перфорована ділянка труби повинна бути захищена фільтром, виконаним з геотекстилю або склополотна (4 шари). Фільтр кріплять на трубі за допомогою дроту або хомутів. Після цього п'єзометр встановлюють в свердловину. Перфорована частина труби захищається від засмічення шаром зворотного фільтра з піску середньої крупності. Далі до поверхні землі між п'єзометром і обсадною трубою засипається глинистий грунт з незначним коефіцієнтом фільтрації для попередження попадання поверхневих вод в зону перфорації п'єзометра. Місця установки спостережливих колодців уточнюються при проведенні робіт, враховуючи місця розташування підземних комунікацій і технологію виконання будівельних робіт.

Технічне рішення, що забезпечує захист підземної частини паркінга від підземних вод, дозволяє створити підземні водонепроникні внутрішні контури.

Внутрішній контур, що захищає паркінг від затоплення, складається з гідроізоляційного матеріалу і залізобетонної стінки, що притискає гідроізоляцію і створює замкнутий об'єм. Гідроізоляція захищає фундаментну плиту і стіни підземної частини паркінгу. Для виконання робіт по встановленню гідроізоляції стін і фундаментної плити будівлі необхідно виконати вирівнюючи поверхню товщиною 5,0 см, на яку кріпляться мати з гідроізолюючого матеріалу. В місцях стиковки матів гідроізоляція виконується нахльостом 10…15 см. Аналогічно виконується стиковка матів гідроізоляції підлоги і стін.

Гідроізоляція повинна вкладатись на рівну поверхню без утворення складок. Мати гідроізоляції можуть укладуватись вручну або за допомогою спеціальних траверс для розмотування і укладки. Стики слід розміщувати так, щоб вони були орієнтовані в одному напрямку. Для укріплення гідроізоляції на стіні слід використовувати цвяхи з м'якими шайбами для укріплення. Прибивати край гідроізоляції до стіни необхідно на відстані 25…30 см вздовж краю в межах ділянки нахльосту.

Гідроізоляція стін виконується на висоту прогнозованого підняття рівня підземних вод з запасом 0,5 м. Для гідроізоляції рекомендується використовувати матеріал «Бентофікс», який складається з двох елементів: натурального натрієвого бентоніту, що використовується як водонепроникний матеріал; стійкого геотекстильного поліпропіленового матеріалу, насиченого порошком натурального натрієвого бентоніту для армованої оболонки, яка утримує шар бентоніту.

Натуральний натрієвий бентоніт - природній матеріал, утворений в результаті геологічних процесів з вулканічного попелу, утвореного 100 мільйонів років назад. Як матеріал натурального формування, натрієвий бентоніт стабільний і забезпечує прогнозовану стійкість.

Особливою якістю натурального натрієвого бентоніту являється його властивість набухати і значно збільшуватись в об'ємі, коли він вступає в контакт з водою. Коли цей процес проходить в замкнутому просторі, виникає напружений стан в структурі гелю, що утворюється, внаслідок чого водонепроникність матеріалу сильно знижується. При контакті з водою об'єм натурального натрієвого бентоніту збільшується в 18 разів в порівнянні з сухою масою. Для того щоб отримати ефект від процесу набухання і досягнути максимального гідроізоляційного ефекту, необхідно попередити видавлювання бентоніту.

Натуральний натрієвий бентоніт утримується між двома шарами геотекстилю. Вода провокує набухання бентоніту і змінення його консистенції з глини в желеподібну субстанцію. Високі гідроізоляційні якості натурального бентоніту покращуються при збільшенні тиску, який виникає при набуханні а армованій оболонці. Натрієвий бентоніт, який використовується в матеріалі «Бентофікс», забезпечує однорідне покриття поверхні. Структура «Бентофікса» показана на рис. 4. На рисунку 4 показано: 1 - зовнішній геотекстильний матеріал; 2 - верхній нетканий шар з поліпропілену; 3 - нижній несучий шар, виготовлений з поліпропіленової плівки; 4 -- внутрішній шар, заповнений натрієвим бентонітом; 5 - внутрішній шар бентоніту, що утримується в заданому положенні.

«Бентофікс» виготовляється різних розмірів і поставляється в рулонах, дозволяє забезпечити довготривале зберігання і використання його на місці. Водонепроникне ущільнення досягається простою укладкою матів матеріалу нахльостом (рис. 5), дозволяючи швидко утворити суцільне гідроізоляційне покриття.

Зовнішній геотекстильний матеріал наповнюється натрієвим бентонітом, який заповнює всю поверхню геотекстилю, в результаті чого текстиль, насичений бентонітовим порошком, щільно прилягає до будівельної конструкції, на якій він розміщується. Утворюється єдина мембрана з бентонітовим наповнювачем між двома шарами геотекстилю. Гідроізоляція конструкції досягається шляхом створення оболонки навколо неї з натуральної бентонітової глини. Для гідроізоляції можуть бути використані і інші сучасні матеріали, наприклад, матеріали СП «БІТУМ» або фірми «Гідроізол».

Для оцінки негативного впливу будівництва на гідрогеологічний режим ділянки будівництва виконується чисельне моделювання руху підземних вод. Розрахунки виконувалися за допомогою програми, що забезпечує розрахунок трьохмірного фільтраційного потоку, яка дозволяє получити необхідні параметри підземного потоку, а також визначити «барражний» ефект. Цей ефект виникає в результаті натікання підземних вод на перешкоду - «стіну в ґрунті», заглиблену у водоупор, і переходу частини кінетичної енергії підземних вод в потенційну. Для зняття «барражного» ефекту і його негативного впливу на підземну частину офісного комплексу необхідно виконати дренажні пристрої. В конструктивному відношенні вони аналогічні пристінному дренажу і не допускають підйому рівня підземних вод перед будівлею. Пристінні дренажі застосовуються для попередження підтоплення споруд, перешкоджають боковому притоку підземних вод зі сторони, а також дренують інфільтраційні води, що накопичуються в ґрунтах зворотної засипки фундаментних пазух, траншей і котловану. Вони складаються з фільтруючої призми і дренажної труби із зворотним фільтром з піщаного грунту або фільтруючого тканого або нетканого матеріалу, скловолокна, геотекстилю, мінерального волокна і ін. Пристінний дренаж проектується на сприйняття фільтраційної витрати «верховодки» і частини фільтраційної витрати основного підземного потоку.

Виробництво робіт по будівництву пристінного дренажу повинно виконуватись у відповідності з проектом організації робіт з врахуванням інженерно-геологічних, гідрогеологічних особливостей ділянки будівництва, матеріалів, що застосовуються, методів виробництва робіт.

Прогнозований «барражний» ефект перед офісним комплексом з паркінгом складе 0,10 м і буде розповсюджуватися на 20 м. Рекомендована конструкція дренажу показана на рис.6. Розвантаження підземного потоку буде відбуватися розосереджено в піщані шари ґрунту по довжині дренажу з боку вул. Польова. При наявності зливової каналізації розвантаження підземного потоку можливо через неї.

Можливі і інші технічні рішення по збереженню існуючого гідрогеологічного режиму та зниженню негативного впливу підземного потоку на будинки та споруди. Наприклад, влаштування комбінованої дренажної системи в основі будинку для зниження рівня підземних вод з відводом води в зливову каналізацію.

Рис. 6. Схема пристінного дренажу (розріз 1 - 1 на рис.1)

Такі дренажі, як правило, встановлюються в період будівництва і не допускають підйому рівня ґрунтових вод під спорудами, що захищаються, а також знижають можливість додаткового інфільтраційного живлення ґрунтових вод за рахунок перехвату і відводу витрат води з водонесучих комунікацій і ін. Ці дренажі служать також для відводу верховодки, яка формується на лінзах супіску і суглинку. Трубчатий і пластовий дренажі встановлюються одночасно з будівництвом споруд.

Трубчатий дренаж застосовують для запобігання підтоплення споруд, запобігаючи боковому притоку ґрунтових вод, а також для дренування інфільтраційні води, що накопичується в ґрунтах будівельного котловану.

Пластовий дренаж застосовують для захисту заглибленої частини споруди коли дно будівельного котловану не доходить до водоупору. Застосування пластового дренажу особливо доцільно в малопрониклих ґрунтах.

Така комбінована дренажна система запроектована в основі будинку житлового комплексу по вул. Антоновича, 72 в Голосіївському районі м. Києва і включає крім трубчатого і пластового дренажів ряд оглядових колодязів. Планове розташування дренажної системи комплексу показано на рис. 7. Трубчатий і пластовий дренажі гідравлічно не зв'язані між собою. Трубчатий дренаж розташовується на відмітках низу пальового ростверку будівлі по двом сторонам житлового комплексу (зі сторони вулиць Антоновича і Боженко і відділяється від пластового дренажу глиняним замком. Він включає дренажні труби із зворотним фільтром з піщано-гравелистого матеріалу або фільтруючої обгортки з тканого або нетканого матеріала-скловолокна, мінерального волока, геотекстилю і ін. Пластовий дренаж розміщується під всією площею пальового ростверку. Він включає дренажні піщано-гравійні шари певної товщини, що укладені по всій площі підземної частини жилого комплексу. Нижче розміщені дренажні труби, що розташовані рівномірно на деякій відстані по всій довжині підземної частини житлового комплексу. Вода, яка відбирається з фільтруючих шарів ґрунту, відводиться дренажними трубами, що мають зворотній фільтр з ухилом в сторону скидного колектора (в напрямку вул. Боженко).

Вода з трубчатого і пластового дренажів відводиться через скидний колектор і зливову каналізацію, розташовану в безпосередній близькості від об'єкта, що будується. Для спостереження за роботою дренажної системи в період експлуатації жилого комплексу влаштовується ряд оглядових колодязів.

Література

1.Звіт про інженерно-геологічні вишукування майданчику під будівництво офісного комплексу з вбудовано-прибудованими приміщеннями, закладами громадського харчування та підземним паркінгом по вул. Польовій, 12 в Солом'янському районі м.Києва. - Київ: Державне підприємство Міністерства оборони України «Центральний проектний інститут», 2007р.

Размещено на Allbest.ru