Уровень грунтовых вод оказывает большое влияние на планирование строительства деревянного дома из клееного бруса. От уровня воды в почве будет зависеть степень сложности обустройства фундамента. Желательно проверить местоположение воды в грунте до начала строительства. Идеальной глубиной грунтовых вод считается четыре-пять метров.
Если уровень грунтовых воды находиться в пределах двух метров от поверхности земли, нужно детально продумать вид фундамента, способ его изоляции, а подвал и вовсе не планировать. Конечно, можно уделить особое внимание гидроизоляции подвала, но риск затопления все равно остается. В обратной ситуации, если подвал необходим и без него никак не обойтись, тогда будущий владелец дома из клееного бруса должен продумать все детали, начиная от фундамента, изоляции и заканчивая выбором способа борьбы с грунтовыми водами.
Прежде чем перейти к способам выяснения уровня воды, следует отметить, что же такое грунтовые воды. Грунтовая вода – это вода, не имеющая напора, которая расположена не слишком глубоко от поверхности земли.
Почему знание об уровне грунтовых вод имеет значение при строительстве?
Если на земельном участке низкий уровень грунтовых вод, то проблем не возникнет. Совсем другая ситуация с высоким уровнем грунтовых вод. Колебания воды будут гораздо заметнее, если вода находится близко к поверхности. Ежегодные повышения уровня воды при таянии снежного покрова, приводит к затоплению подвала дома из клееного бруса. Это происходит от того, что талая вода попадает в природные водоемы, а грунтовые воды питаются от них.
Вред от грунтовой воды может быть разносторонним и касаться различных объектов на участке:
- Как известно, канализация располагается в грунте. Высокий уровень воды воздействует на не защищенные трубы канализации, что приводит к их коррозии, значительно снижая срок эксплуатации канализационной системы деревянного дома.
- Также грунтовые воды могут навредить септику. Воды попадают в камеры септика и мешают уходить очищенной воде в почву, что создает проблемы с его очисткой.
- Присутствие воды в подвалах, выгребных ямах приводит не только к порче построек, но и гниению овощей и заготовок.
- Подъем грунтовых вод лишает возможности использования смотровой ямы в гараже.
Способы определения уровня грунтовых вод
Наиболее точный, а, следовательно, дорогостоящий способ определения залегания воды на земельном участке – это геологические исследования территории. В результате исследования создается карта залегания воды и её зональности. Посредством карты можно с точностью определить зоны, которые следует осушить или сделать отсыпку, а также выделить места, где не только нельзя строить, но и даже растения высаживать поверхностной системой корней.
Что же делать, если нет лишнего времени на ожидания в очередях и бюджета для проведения геологических исследований? Существую более простые хитрые способы определения уровня воды. Главное условия для большей точности – это проведение подобного мероприятия во время весеннего таяния снега или в сезон частых дождей.
Первый способ – проверка по колодцу. Для этого потребуется в самый пик, то есть в момент, когда максимальное количество осадков, проверить уровень воды в колодце. Затем проверить уровень воды в колодце в жаркую погоду, а также следует учитывать близость данных уровней к поверхности. Ничего сложного в данных замерах в противоположных погодных условиях нет. Самому отметки делать не потребуется, поскольку воды имеет свойства оставлять характерные следы на бетонных кольцах.
Второй способ – бурение скважины. Бурение скважины быстро дает результат по залеганию грунтовых вод. Чтобы определить уровень, буриться скважина глубиной до двух метров. Наблюдение за данной скважиной должно проходить в течение недели. Если вода поднимается с каждым днем со дна скважины выше – это тревожный сигнал о высоком уровне воды. Но не стоит паниковать, необходимо подождать результата наблюдения. Если по истечению трех или пяти дней, скважина будет сухой, то проблем с грунтовыми водами на данном участке для дома из клееного бруса не возникнет. Обратите внимание, при большой площади земельного участка, одной скважины, безусловно, будет недостаточно.
Методы борьбы с высоким уровнем воды в грунте
Если при исследованиях грунта, выяснилось, что уровень грунтовых вод на территории для постройки дома из клееного бруса высокий, бездействовать нельзя.
Основной метод борьбы водой в грунте – водопонижение. Чтобы совместить водопонижение с дизайнерским решением экстерьера можно прибегнуть к организации искусственного водоема. Отличительная особенность организации пруда как элемента декора и пруда как метода водопонижения заключается в способе его организации. Исполнители дизайнерского решения, как правило, после создания котлована, покрывают дно различными пленками, чтобы добиться максимально чистой воды в нем. Но именно это не стоит делать при оформлении пруда в качестве водопонижения, поскольку пруд должен функционировать на понижение уровня грунтовых вод посредством впускания внутрь водоема воды, пленка этому будет препятствовать. Достаточно будет обустроить монтажную подушку из щебня или гравия, а поверх нее обложить камнями. Таким образом, вода в искусственном водоеме будет прозрачной и отойдет от выгребных ям, подвалов и смотровых ям.
Более трудоемкий метод борьбы с грунтовыми водами – дренажные системы. Об организации дренажной системы на приусадебном участке не однократно упоминалось ранее. Напомним только основные виды дренажных систем. Дренажная система может быть организована посредством песчано-гравийного фильтра, которые фильтрует талые воды или осадки, тем самым задерживая часть воды, не давая ей скапливаться. Еще один вид дренажной системы – дренажные каналы, которые могут быть как открытыми (лотки, траншеи), так и закрытыми (трубы). Как правило, чаще всего используют открытые траншеи на участке, несмотря на все недостатки. Первым недостатком можно выделить снижение общей площади плодородной земли. А второй недостаток – открытые дрены создают помехи при строительстве. Выбор данного вида дренажных каналов зачастую обусловлен простотой организации.
Из дренажной системы воду направляют в водоемы или овраги, если они есть поблизости. В случае их отсутствия, выкапывают специальный колодец. Идеальным вариантом является расположение на участке ниже уровня грунтовых вод, водонесущего слоя. В таком случае, на участке следует пробурить несколько скважин глубиной 15-20 метров и засыпать их щебенкой.
Еще раз заострим внимание на важности изучения уровня грунтовых вод на участке. Лучше единственный раз потратить неделю на наблюдения динамики в скважинах для определения уровня грунтовых вод и учесть сразу все детали при планировании строительства деревянного дома из клееного бруса, чем пропустить данный этап и позднее столкнуться с неприятным сюрпризом, таким как потоп в подвале, последствия которого придется устранять гораздо дольше.
Почему не стоит делать ремонт самому
Алмазное бурение и резка
Преимущества бестраншейной прокладки труб
Бурение скважин на воду в компании «Алмаз Бурение»
Как соединить пластиковую трубу с металлической?
Грунтовые воды являются одним из факторов, мешающим производству строительно-монтажных работ и ставящим под угрозу целостность уже готовых сооружений.
Грунтовые воды могут образовываться из-за насыщения поверхностных слоев грунта атмосферными осадками, а также из-за наличия подземных источников влаги в непосредственной близости к поверхности.
Наибольшую опасность такие воды представляют в период паводков или длительных дождей. В строительстве чаще всего приходится иметь дело с так называемой «верховодкой».
Этот тип грунтовых вод представляет собой слой перенасыщенный влагой, под которым расположен пласт глины или суглинка. Наличие таких неблагоприятных условий усложняет проектирование и устройство фундаментов, а также, иногда, ставит под вопрос возможность возведения подвальных помещений ниже уровня нулевой отметки.
Пожалуй, единственным, по-настоящему эффективным, способом борьбы с грунтовыми водами, является устройство дренажа. В современном строительстве существует множество решений дренажных систем, в зависимости от насыщенности грунтов влагой, рельефа, климатических условий, назначения строящегося здания или сооружения и т. д.
Перед началом производства работ по устройству дренажа всегда составляют подробный проект, в котором обязательно учитывают точную топографию строительной площадки. Конфигурация системы будет очень сильно зависеть от рельефа местности, так как основные каналы дренажных систем всегда располагаются поперек склонов.
Именно такое расположение позволяет наиболее эффективно перехватывать осадки и влагу, образовавшуюся в результате паводков. Стоит отметить, что если расположить дренаж вдоль склонов, то он также будет нести свою функцию, к сожалению не так эффективно и, со временем, в местах прокладки дренажных магистралей могут появиться овраги.
Дрены (дренажные каналы), могут быть открытыми, в виде лотков или траншей и закрытыми, состоящими из перфорированных труб, песчано-гравийных фильтров и т. д. Самый простой вариант — открытый дренаж. Такой вариант наименее трудоемок, но к сожалению, занимает полезную площадь и зачастую мешает строительству.
Этот вариант распространен при дренировании небольших приусадебных участков при неглубоком залегании грунтовых вод.
Обычно используются неглубокие траншеи и специальные бетонные лотки. Закрытые дренажные системы изготавливаются из пластиковых, керамических или асбестовых труб, которые соединяют в ветки и укладывают на «постель» из щебеночно-песчаной смеси.
Это наиболее эффективный метод водоотведения, широко применяемый в строительстве. Одними из недостатков такого дренажа можно назвать высокую трудоемкость при изготовлении, а также возможность заиливания магистралей.
При эксплуатации жилых зданий и промышленных объектов возникает опасность деформации сооружений из-за снижения несущей способности грунтов. Это происходит в связи с тем, что зачастую приходится вести строительство в водонасыщенных землях. Грунтовые воды и содержащиеся в них различные примеси (сульфаты, хлориды, окиси магния, свободная углекислота, соли) способны разрушать бетон и цементные строительные растворы, таким образом, негативно влияя на фундамент. Поэтому так важно до начала проектно-строительных работ изучить уровень залегания грунтовых вод, их химический состав, исследовать водоемы и водотоки, которые их питают, выявить расположение геологических разрезов, проанализировать свойства грунтов.
Одним из основных методов борьбы с колебанием уровня грунтовых вод является водопонижение. При благоприятном рельефе местности водопонижение осуществляется самотеком воды, а при неблагоприятном- с помощью принудительной откачки.
При дренировании грунтовых вод различают следующие типы дренажей: горизонтальный, вертикальный и комбинированный.
Горизонтальный тип дренажа обеспечивает понижение уровня отводом воды с помощью канав (траншей) и подземных галерей. Отток воды происходит самотеком. В большинстве случаев горизонтальные дренажи хорошо работают при небольшой глубине их заложения.
Горизонтальные канавы (траншеи) могут быть открытыми и закрытыми. Наибольшая глубина открытых траншей 5-6 м. Разновидностью дренажных траншей являются откосные дренажи и дренажные прорези. Откосные дренажи представляют собой неглубокие, расположенные поперек откосов траншеи, заполненные фильтрующим материалом. Их задача осушить те откосы, через которые пытается выйти на поверхность грунтовая вода. Дренажные прорези могут иметь глубину до 10-15м. Такого типа траншею, заполненную дренирующим материалом, закладывают поперек или вдоль склонов с целью вскрытия водоносного слоя и удаления из него воды.
Подземные галереи чаще всего применяют на оползневых склонах.
 |
Рис. Схема дренажа оползневых склонов (а) и котлованов (6): 1 -водосборная галерея; 2 — поток грунтовых вод; 3 — оползневое тело; 4 — водоупор; 5 — приямок с фильтром; 6 — насос.
Вертикальный тип дренажа обеспечивает понижение уровня грунтовых вод откачкой насосами или пропуском воды самотеком в нижележащие водопроницаемые слои. Котлованы и траншеи при маленьком притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а в случае, когда приток воды значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащего разработке, крупная, то до начала изготовления работ уровень грунтовых вод искусственно снижают с внедрением разных способов закрытого водоотлива, называемого водопонижением.
Открытый водоотлив используют для откачки протекающей воды конкретно из котлованов либо траншей насосами. При открытом водоотливе грунтовые воды просачиваются через откосы и дно котлована и направляются по прорытым водосборным канавам либо лоткам к специально устроенным в пониженной части котлована приямкам, называемым зумпфами, откуда вода откачивается диафрагмовыми либо центробежными насосами соответствующей производительности. Насосы выбирают в зависимости от дебета (притока) вод, а сам дебет рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод.
Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3-0,6 м и глубиной одного-двух метров с уклоном 0,01-0,02 в сторону приямков. Сами приямки в устойчивых грунтах фиксируют древесным срубом без дна, а в оплывающих грунтах еще шпунтовой стенкой.
Открытый водоотлив — обычный и доступный метод борьбы с грунтовыми водами, но имеет большой технологический недочет. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через стенки в дно котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из него на поверхность маленькие частички. В итоге такового вымывания данный метод имеет ряд существенных недочетов:
• падает естественная надежность основания выемки за счет размыва его проточной водой;
• наличие воды на дне выемки затрудняет разработку грунта;
• нужно фиксировать стенки выемок, потому что движение воды к зумпфам приводит в движение и грунты;
• подток воды к водосборной канаве может вызвать ослабление оснований построек и зданий, расположенных рядом со строящимся объектом.
В тех вариантах, когда водоотлив выясняется нецелесообразным, используют искусственное снижение уровня грунтовых вод (водопонижение).
Водопонижение обеспечивает понижение уровня грунтовых вод (УГВ) ниже дна будущей выемки. Снижение уровня грунтовых вод состоит в откачке грунтовых вод глубинными насосами из шахтных колодцев либо буровых водопонижающих скважин, расположенных в конкретной близости от грядущего котлована либо траншеи. При всем этом УГВ резко понижается, ранее насыщенный водой грунт и сейчас обезвоженный разрабатывается как грунт естественной влажности. При водопонижении возникает способность сохранять в целостности откосы выемок и предотвращать вынос частиц грунта из-под фундаментов ближайших построек.
Для ненатурального водопонижения создано пару действенных способов: иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический, главным из которых является иглофильтровый.
Данный метод ненатурального снижения УГВ основан на применении иглофильтровых установок, состоящих из железных труб с фильтрующим звеном в нижней части (иглофильтр), водосборного коллектора на поверхности земли и самовсасывающего вихревого насоса вместе с электродвигателем. Железные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована либо по одной либо двум сторонам траншеи.
Иглофильтр состоит из 2-ух частей: фильтрующего звена и над фильтровой трубы (диаметр иглофильтра 40-50 миллиметров). Фильтрующее звено, в свою очередь, состоит из внутренней глухой и внешней перфорированной труб. Данная труба с внешней стороны обмотана проволокой, усилена фильтрационной и защитной сетками; снизу труба заканчивается фрезерным наконечником, внутри которого расположены шаровой и кольцевой клапаны.
Для опускания иглофильтра в рабочее положение при сложнейших грунтах пробуривают скважины (при глубинах до 6-9 м). В песках и супесчаных грунтах иглофильтры помещают гидравлическим методом путем подмыва грунта под фрезерным наконечником водой напором до 0,3 МПа. Поступая в верхнюю часть наконечника, вода опускает шаровой клапан, поступает под давлением к нижней части наконечника, размывает окружающий грунт, а также и по периметру трубы. Под действием собственного веса иглофильтр погружается в грунт, кольцевой клапан в процессе погружения трубы закрывает место меж внешней и внутренней трубами. По еле погружения иглофильтра на рабочую глубину полое место окружает трубы частично заполняется просевшим грунтом, частично засыпается крупнозернистым песком либо гравием.
При включении всей системы на режим откачки воды шаровые клапаны иглофильтров под влиянием вакуума поднимаются вверх и закрывают отверстие, сразу кольцевой клапан опускается, открывая путь грунтовой воде через систему сеток в место меж трубами и дальше во внутреннюю трубу.
При одноярусном расположении иглофильтры разрешают снизить уровень грунтовых вод на 4-5 метра, при двухъярусном — на 7-9 метров. Иглофильтры располагают на расстоянии 0,пять м от бровки котлована либо траншеи. Узкие траншеи глубиной до 4,5 и шириной до 4 метров осушают одним рядом иглофильтров, большей ширины и глубины — 2-мя рядами.
Расстояние в ряду меж иглофильтрами назначают в зависимости от параметров грунта и глубины снижения уровня грунтовых вод. Для среднезернистых грунтов при коэффициенте фильтрации
2-60 м/сут расстояние принимают в пределах один один,пять м, в сильно
фильтрующих крупнопесчаных и песчаногравелистых грунтах расстояние уменьшают до 0,75 метров.
На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к установке (насосной). При работе насосов в режиме откачки воды посредством дренирующим свойствам грунта уровень воды в иглофильтре и окружающих грунтовых слоях понижается, что приводит к образованию другого УГВ, который именуется депрессионной кривой.
Рис. Схема осушения котлованов вертикальными дренами (а) и электрохимическими иглофильтрами (6): 1 — водопонизительные скважины; 2 — котлован; S — величина понижения уровня; 3 — иглофильтры; 4 — металлические проводники.
Недостатками всех вертикальных дренажей является непродолжительность срока службы трубчатых колодцев, вследствие загрязнения фильтров.
Поглощающие колодцы (скважины) устраивают в тех случаях, когда под водоупором грунтовой воды имеется хорошо водопроводящий слой. Грунтовая вода, поступая в этот слой, снижает свой уровень. При устройстве поглощающих систем следует учитывать, что скважины работают хуже колодцев из-за быстрого засорения фильтров.
Комбинированный тип дренажа объединяет вертикальные и горизонтальные дрены. В зависимости от расположения дренажей в плане и по отношению к направлению движения фунтовых вод различают следующие виды дренажей: систематический, головной, береговой, кольцевой, а также пластовый и вентиляционный. Каждый вид дренажа сопровождается обязательным устройством отвода поверхностных вод с осушаемой территории.
Систематический дренаж применяют для равномерного осушения значительных территорий (заводская площадка, промышленная зона, карьеры рудных материалов, часть территории города и т.д.)
Этот вид дренажа применяют при небольшой мощности водоносного слоя и при неглубоком залегании грунтовых вод, питание которых осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков. В зависимости от геологического строения территории систематический дренаж может быть горизонтальным, вертикальным или комбинированным.
Рис. Систематический дренаж горизонтального типа (в плане и разрезе): 1 — дрены; 2 — дренажный коллектор;3-смотровой колодец; 4- пониженный уровень
 |
Рис. Систематический дренаж вертикального типа (план и разрез):
1 — поглощающие скважины:
2 — пониженный уровень.
Головной дренаж используется для понижения уровня грунтового потока, питание которого осуществляется со стороны. Вода перехватывается горизонтальной дреной, закладываемой выше по течению грунтовых вод (рис. 7.36). При неглубоком залегании водоупора (до 4-5 м) дрена перехватывает весь грунтовый поток, но если водоупор расположен глубоко, то лучше устраивать вертикальный дренаж. Головной дренаж обеспечивает равномерное и надежное понижение уровня грунтовых вод.
Рис. Головной дренаж (план и разрез): 1 — направление потока грунтовой воды;
2 — головная дрена;
3 — смотровой колодец;
4 — пониженный уровень.
Береговой дренаж применяют в случае, когда уровни рек поднимаются вследствие устройства водохранилищ (рис. 7.37). Береговые дренажи по условиям своей работы аналогичны головным дренажам.
 |
Рис. Береговой дренаж (план и разрез): 1 — береговая дрена; 2 -пониженный уровень.
Кольцевой дренаж защищает от подтопления подвальные помещения отдельных зданий или небольшие участки. Чаще всего его применяют в случаях, когда необходимо понизить уровень грунтовых вод на значительную глубину. При глубоком залегании водоупора в слабофильтрующих породах лучше устраивать кольцевой вертикальный или комбинированный дренаж (рис. 7.38).
Рис. Кольцевой дренаж (план и разрез): 1 — дрены;
2 — смотровые колодцы;
3 — сбросная часть дренажа;
4 — пониженный уровень.
Пластовые дренажи служат для защиты отдельных зданий и дорожных (линейных) сооружений от возможного подтопления грунтовыми водами, уровень которых периодически повышается. По контуру сооружения укладывается дренажный слой из фильтрующих материалов с дренажной трубой (водовыпуск).
Рис. Ппастовый дренаж: 1 — дрены; 2 — смотровые колодцы; 3 — сброс воды; 4 — дренажные трубы; 5 — крупнозернистый песок; 6 — грунт основания; 7 — фундамент.
Для борьбы с накоплением влаги в грунтах зоны аэрации иногда устраивают вентиляционный дренаж в виде труб или галерей, через которые постоянно или под давлением движется воздух, что и обеспечивает испарение конденсационной влаги.
Список литературы
1. Шведовский П.В., Федоров В.Г. Инженерная геология.- Брест: БГТУ, 1999г.
2. Шведрвский П.В., Федоров В.Г. Инженерная геология. Учебное пособие для строительных вызов.- Брест: БГТУ, 2007г.
3. Баландин Р.К. Геологическая деятельность человечества: Техногенез.-Мн.: Высшая школа,1978г.
4. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. Л.. «Недра», 1977г.
5. Ананьев В.П., Коробкин В.И. Инженерная геология- М.: Высшая школа,1973г.
6. Ананьев В.П., Передельский Л.В. Инженерная геология и гидрогеология, 1973г.
