§ 4.2. Гидроизоляция подземных промышленных сооружений (ч. 1)

Гидроизоляция подземного сооружения является весьма ответственным элементом, обеспечивающим его надежность при постоянном давлении грунтовых вод и самого грунта. В подземных сооружениях гидроизоляция крайне трудно поддается ремонту, в связи с чем стоимость мероприятий по восстановлению водонепроницаемости сооружения в пять-десять раз выше первоначальной стоимости устройства гидроизоляции; поэтому расчетная долговечность гидроизоляционных покрытий должна быть более 100 лет.

Однако подземные сооружения работают, как правило, в изотермических условиях, доступ кислорода к гидроизоляции весьма затруднен, ультрафиолетовое облучение вообще исключено, а потому естественное старение материалов очень замедлено. Выше приводились примеры высокой долговечности битумов и резины в подземных сооружениях. Деформационные условия работы гидроизоляции также облегчены: так, просадочные деформации грунтов на глубине 0,5—1 м достигают 60 мм, на глубине 5—6 м они уменьшаются до 10 мм, а деформации набухающих грунтов составляют 13 мм; правда, при этом давление набухания грунта равно 0,10—0,11 МПа [100], что необходимо учитывать при инженерном расчете гидроизоляционных покрытий.

При проектировании гидроизоляции подземных сооружений очень часто встречаются с большими давлениями на гидроизоляцию; например, на гидроизоляцию галерей в основании плотины Нурекской ГЭС действует гидростатическое давление до 3,1 МПа и давление грунта до 6 МПа.

Гидроизоляция подземных сооружений в общем случае проектируется так же, как фундаментов и подвалов (см. § 4.1). Здесь же мы рассмотрим три основных особенности проектирования их гидроизоляции, определяемые условиями их эксплуатации:

• 1) все швы и места возможных деформаций необходимо тщательно уплотнять, причем уплотнения должны быть рассчитаны на высокие давления;
• 2) само гидроизоляционное покрытие в ряде случаев должно обладать повышенной прочностью в связи с высокими давлениями воды и грунта;
• 3) среди подземных сооружений часто встречаются уникальные, со специфическим сочетанием эксплуатационных условий, которые следует рассмотреть особо.

При напорах более 10 м требуется усиление самого гидроизоляционного покрытия. Методы такого усиления были рассмотрены в § 4.1. Кроме того, необходимо повышение гладкости покрытия; ряд зарубежных фирм с этой целью наносят на обе стороны гидроизоляции выравнивающие штукатурные покрытия и добавочные выравнивающие слои рулонного материала (можно рубероида) для сглаживания неровностей (рис. 4.6, а). При высоте изолируемой поверхности более 4 м рекомендуется защитную кирпичную стенку отрезать от основания швом из литого асфальта, чтобы стенка прижимала гидроизоляцию (рис. 4.2, г и 4.6).

В подземных сооружениях нужно особенно тщательно уплотнять деформационные швы и примыкания. В дополнение к приведенным в третьей главе рекомендациям по уплотнению швов укажем, что в подземных сооружениях при значительных напорах надо усиливать гидроизоляционное покрытие над деформационными швами прокладкой листа нержавеющей стали (рис. 4.6, б), а при напорах свыше 20 м или при ожидаемом раскрытии шва более 10 мм — даже двумя такими прокладками (рис. 4.6, в) для дублирования уплотнения.

Уплотнения швов в подземных сооружениях рекомендуется выполнять в специальных каналах и штрабах, прикрываемых временными крышками, для удобства осмотра и ремонта уплотнений (рис. 4.7, а), располагая в них поверхностные уплотнения, дублирующие основные внутренние уплотнения. В качестве основных уплотнений наиболее целесообразны профильные герметизирующие ленты (см. табл. 3.2). Они пригодны для уплотнения деформационных швов с раскрытием до 10 мм и напоре до 50 м или при раскрытии швов до 50 мм и напоре до 20 м, а при больших напорах их усиливают цементационным заполнением шва или переходят к системе асфальтовых шпонок (как в гидросооружениях).

Все сопряжения с закладными деталями в подземных сооружениях следует усиливать металлическими диафрагмами и фланцами (рис. 4.7, б), где гидроизоляционное покрытие должно быть зажато на ширине не менее 10 см, причем нижний фланец жестко приваривается к закладной детали, на него наклеивается гидроизоляционный покров и прижимается съемным фланцем (поз. 6 на рис. 4.7). Иногда покрытие усиливают путем армирования на ширине 200 мм.

В долговременных подземных сооружениях применяют, как правило, оклеечную гидроизоляцию из рулонных материалов или холодную асфальтовую гидроизоляцию, армируя ее на стыках и швах стеклосеткой. Накоплен обширный и положительный опыт использования этих видов гидроизоляции для подземных каналов и коллекторов, вагоноопрокидывателей и транспортных галерей ТЭС с заглублением до 20 м, насосных станций. Нужно отметить, что не всегда оклеечная гидроизоляция в подземных сооружениях работает удовлетворительно; это, как правило, объясняется производством работ вручную, большим количеством слоев рулонного материала и стыков покрытия.

Например, на Новгородской и Павлодарской ТЭЦ произошли значительные протечки в вагоноопрокидывателях, что вынудило ремонтировать гидроизоляцию путем устройства нового внутреннего гидроизоляционного покрытия, работающего на отрыв. На Павлодарской ТЭЦ такая гидроизоляция была выполнена в 1975 г. из КПЦР с добавкой хлоропренового латекса МХ-30.

Интересно, что гидроизоляционное покрытие наносили прямо на мокрую поверхность бетона при напоре грунтовых вод до 15 м, что позволило отказаться от водопонижения при производстве работ, в связи с чем суммарная экономия благодаря применению гидроизоляции из КПЦР составила 15 руб/м².

Несколько сложнее обстоит дело с гидроизоляцией насосных станций, которые в некоторые периоды подвергаются сдвигающим нагрузкам от давления грунта или напора воды. В этом случае при небольших горизонтальных усилиях (до 0,1 МПа) днище станции можно изолировать покрытиями из рулонных материалов или горячих литых асфальтов, но только при штраблении подготовки и фундаментной плиты и более надежном выполнении штукатурной гидроизоляции из хамаста или КПЦР либо окрасочной эпоксидной гидроизоляции, обладающих повышенной сдвигоустойчивостью, особенно при присыпке их песком. Кроме того, внутренние поверхности здания насосной станции подвергаются воздействию скоростного турбулентного потока воды и гидродинамическому давлению, что требует от покрытия повышенной прочности и высокой адгезии к бетону.

Поэтому на Белоярской и Нововоронежской АЭС насосные станции были изолированы холодной асфальтовой гидроизоляцией, на Троицкой ГРЭС — из КПЦР. На насосной станции Троицкой ГРЭС при помощи КПЦР были оштукатурены также наружные поверхности здания для повышения их морозоустойчивости в зоне переменных горизонтов. Несколько лет эксплуатации показали высокую надежность такой штукатурной гидроизоляции в сложных условиях [41].