3.1. Осушение и дренаж оснований (ч. 2)
В случае поступления грунтовых вод на защищаемую территорию целесообразно устройство противофильтрационных завес, сооружаемых путем инъекции через скважины в грунт твердеющих растворов или заполнения узкой щели-траншеи противофильтрационным материалом: глиной, суглинком, грунтобетоном, тощим бетоном и др. [38].
Открытый водоотлив можно применять в условиях, исключающих нарушение природных свойств грунтов и обеспечивающих сохранность расположенных на осушаемом участке зданий и подземных сооружений, включая откосы земляных сооружений. Поступающая в специальные приямки (колодцы) или котлован вода отводится самотеком или с помощью насосов. В состав открытого водоотлива входят водосборники (зумпфы), насосные станции, сбросные скважины, водосборные и водоотводные канавы.
Электроосмотическое осушение, основанное на действии постоянного электрического тока на влажные глинистые грунты, успешно применяется для зашиты от подтопления котлованов и подвальных помещений, а также для повышения устойчивости склонов. Эффективность электроосушения повышается при одновременном воздействии постоянного электрического тока и вакуумирования.
Способы осушения и устройства дренажа оснований описаны в нормативно-справочной [39, с. 44—74; 40, с. 15—28] и научно-технической литературе [36, 37]. Ниже рассмотрены способы осушения и устройства дренажа оснований для повышения несущей способности грунтов и обеспечения нормальных условий эксплуатации зданий и сооружений, находившихся в аварийном состоянии.
Примером эффективного применения систематического горизонтального дренажа для защиты от подтопления является его устройство в поселке Партизанский в Донбассе. Интенсивный подъем грунтовых вод, связанный с устройством водохранилища вблизи поселка, повышением уровня воды в протекающей рядом реке, а также усиленным поливом окружающих полей и другими факторами, привел к затоплению подвалов, деформациям зданий и гибели приусадебных участков. Обводненные грунты состояли из почвенно-растительного слоя, иловатых супесей и суглинков. Для понижения уровня воды на 2—2,5 м необходимо было устроить траншеи с дренами на глубине 3—5 м. Кроме горизонтального дренажа, была запроектирована разветвленная система поверхностного водоотвода.
Дренажные траншеи с дренами из керамических труб прокладывали по улицам поселка с таким расчетом, чтобы установившаяся между соседними дренами депрессионная кривая обеспечивала понижение уровни грунтовых вод на требуемую величину. Дрены сводились в магистральный коллектор (рис. 3.1), вода из которого с помощью насосных станций перекачивалась в реку. В отдельных местах, где это позволяли условия, вода из коллектора с помощью очередного смотрового колодца и отводящей трубы самотеком спускалась в реку. На трассах дрен и коллекторов устраивали обычные смотровые канализационные колодцы. Там, где требовалось резко изменить отметку дрены или коллектора, закладывали перепадные колодцы, которые изготовлялись из сборных (реже монолитных) железобетонных конструкций, как правило, по типовым проектам.
Примером длинной противофильтрационной диафрагмы может служить завеса, выполненная трестом Укргидроспецфундаментстрой по чертежам Укрспецстройпроекта для защиты от подтопления карьера Ингулецкого горнообогатительного комбината (рис. 3.2). Грунтовые воды высачивались по бортам карьера, вызывая оплывины, создавая гидродинамическое давление на борт и снижая прочностные характеристики грунтов. Снижение устойчивости усугублялось пригрузкой бортов в верхней части отвалами кварцита.
Протяженность противофильтрационной завесы, которая прорезала все водопроницаемые слои (супесь, песок с включениями валунов, суглинок) и заглублялась в водоупор (глина), составляла 3500 м, глубина — до 26 м. Траншея для завесы шириной 600 мм устраивалась с помощью широкозахватного грейфера конструкции НИИСП и Укргидроспецфундаментстроя и барражной машины конструкции ВИОГЕМ. Траншея по мере разработки заполнялась глинистым раствором, предохранявшим ее стенки от обрушения. Затем в траншею с помощью специального шнекового питателя подавался суглинок из близко расположенного карьера, который после укладки образовывал противофильтрационный материал диафрагмы. Противофильтрационные свойства материала диафрагмы и параметры глинистого раствора определялись лабораторным путем. Фактические коэффициенты фильтрации сквозь изготовленную противофильтрационную диафрагму устанавливались с помощью откачек из опытных замкнутых участков завесы. После изготовления противофильтрационной диафрагмы доступ воды в карьер практически прекратился.