3.1. Осушение и дренаж оснований (ч. 3)
Для успешной защиты от грунтовых вод могут служить дренажные засыпки за подпорными стенами. Такой способ был применен в Ереване при выполнении защиты от подтопления территории складской площади магазина и завода химических реактивов. Площадка представляла собой застроенную территорию с двумя складскими зданиями, конторой и гаражом. Территория складской площадки была незаасфальтирована и местами заболочена, на территории имелись мелкие овраги и крутой склон, с которого дренировала вода, что создавало постоянную угрозу затопления площадки. Водовмещающими слоями являлись супесчано- и галечно-гравийные грунты, перекрытые сверху насыпными и суглинистыми грунтами и подстилаемые снизу мергелистыми глинами. Источником питания потока грунтовых вод, ориентированного в соответствии с уклоном площадки, являлся оросительный канал с выпускными канавами. Затопление площадки привело к снижению несущей способности основания, к появлению трещин в складских и административных зданиях и к нарушению устойчивости естественного склона, ограничивающего рассматриваемую территорию с южной стороны.
При проектировании способа осушения территории рассматривались варианты устройства противофильтрационной завесы, преграждающей путь движения грунтовых вод, и изготовления подпорных стен с застенным дренажом. Последний вариант был принят потому, что, во-первых, не было строительной организации, имевшей опыт устройства противофильтрационной завесы, а, во-вторых, прилегающий к площадке с юга естественный склон требовал укрепления.
Для крепления откосов в районе естественного склона были выполнены монолитные железобетонные подпорные стены (рис. 3.3) из бетона марки М300 на сульфатостойком портландцементе. Подпорные стены, прорезая слои фильтрующих грунтов, заглублялись в мергелистые глины не менее чем на 1 м.
Конструкция пристенного дренажа состояла из асбестоцементных труб диаметром 250 мм со щелевидной насечкой на сульфатостойком портландцементе с послойной отсыпкой гравия средней крупности (8—40 мм) и крупнозернистого песка (0,25—0,5 мм). Для отвода воды предусмотрен коллектор из чугунных труб диаметром 250 мм. Контроль за работой дренажной системы осуществлялся через смотровые колодцы диаметром 1 м из сборного железобетона. Обратная засыпка котлована со стороны дренажа осуществлена из местного гравелистого грунта, а с другой стороны подпорной стены — из местных грунтов разного вида. У зданий конторы и гаража, а также в местах близкого расположения существующих фундаментов к проектируемой стене и дренажу разработку траншеи для фундамента подпорной стены выполняли с креплением стенок.
Осуществленная система водопонижения и устройство подпорных стен оказались весьма эффективными — заболоченность территории исчезла полностью, деформации зданий прекратились, склон стабилизировался.
Примером успешного применения вертикального дренажа может служить его устройство для предотвращения дальнейшего подъема уровня грунтовых вод в основании административного здания в Херсоне. Здание было построено на ленточных фундаментах на лессовидных грунтах с просадочностью II типа. В проекте были предусмотрены водозащитные мероприятия. Однако начавшийся подъем уровня грунтовых вод на всей прилегающей к зданию территории вызвал проявление просадки лессовидных грунтов и недопустимые деформации фундаментов и надземных конструкций. Все временные мероприятия (дополнительная водозащита, частичное отключение водопровода и канализации, ремонт разрушающихся конструкций и т.д.) не давали желаемого эффекта — деформации прогрессировали.
Укрспецстройпроектом было запроектировано усиление фундаментов путем подведения сплошной железобетонной плиты. Но учитывая, что расчетные деформации при водонасыщении грунтов превышали допустимые, а также в целях предотвращения затопления подвалов параллельно с усилением фундаментов была запроектирована система водопонижения для предотвращения дальнейшего подъема уровня грунтовых вод. При выборе способа водопонижения было рассмотрено шесть вариантов: горизонтальный кольцевой дренаж, систематический горизонтальный дренаж; пластовый дренаж, вертикальный дренаж с помощью вакуумных водопонизительных скважин, лучевой дренаж и вертикальный дренаж с помощью обычных откачных водопонизительных скважин. На основе технико-экономического сравнения вариантов и анализа возможностей местных строительных организаций предпочтение было отдано способу стабилизации уровня грунтовых вод с помощью вакуумных водопонизительных скважин. Скважины располагали по периметру административного здания (рис. 3.4) и устраивали глубиной 11,5 м, исходя из расчетной величины понижения уровня грунтовых вод.
Дренажные скважины — колодцы диаметром 320 мм были оборудованы фильтровыми колоннами с фильтрующей обсыпкой из песчаной смеси. Оголовок скважин решен как колодец из сборных железобетонных колец. Вода из скважин поступала по трубопроводу в приемный резервуар насосной станции, представляющий собой колодец диаметром 1200 мм из металлических колец. Насосная станция была оборудована вакуум-насосами ВВН-3 для создания вакуума в системе и центробежными насосами 1ЭЦВ6-10—80 с погружными электродвигателями для откачки воды из приемного резервуара (управление насосами автоматическое). Дренажные воды отводились в существующую канализацию. На площадке было предусмотрено шесть наблюдательных скважин, уровень воды в которых определялся замерами от поверхности земли. Как показал опыт работы описанного вертикального дренажа, уровень воды в наблюдательных скважинах не поднимался выше расчетного, что подтвердило надежность выбранного способа водопонижения.