Гидроизоляция грунта под домом


Гидроизоляция земляного пола - своими руками

Глиняные полы – наиболее древний вариант напольных покрытий, в настоящее время они опять начали пользоваться популярностью. Правда, только среди узкого круга почитателей натуральных строений. Сразу отметим, что по всем физическим, технологическим и эксплуатационным показателям земляные полы намного уступают широко распространенным технологиям. Устройство таких полов требует больших физических усилий, много времени и глубоких знаний древних технологий. Перед тем как рассказать о способах гидроизоляции земляного пола, нужно ближе ознакомиться с технологией их изготовления. Эти знания помогут застройщикам понять слабые стороны конструкции и выбрать из нескольких способов гидроизоляции самый приемлемый в конкретном случае.

Гидроизоляция земляного пола

Создание глиняного пола своими руками

Содержание статьи

Объективные характеристики земляного пола

В специальных статьях о земляных полах можно встретить довольно большой перечень их преимуществ. Но все ли характеристики соответствуют действительности? Давайте внимательно рассмотрим некоторые из них.

  1. Доступность. Мотивируется это тем, что глину нет проблем найти, она ничего не стоит и т. д. Что на самом деле? Подходит не вся глина, а только чистая, ее найти не так просто. Часто материал залегает на довольно большой глубине, необходимо рыть карьеры, для этого нужно привлекать дорогостоящую землеройную технику. К этим затратам следует прибавить аренду самосвальной техники и общая сумма уже не столь доступна застройщикам.

    В данном случае подойдет далеко не любая глина

  2. Дешевизна. Опять же, любители натуральных домов аргументируют это преимущество бесплатной глиной. Но и здесь все не так просто. Во-первых, кроме глины, понадобится чистый песок, гравий, гидроизоляционные материалы, средства для финишной отделки. Во-вторых, для трамбовки лучше использовать механические машины, а за них придется платить. Еще одна существенная статья расходов – финишное покрытие земляного пола. Глина покрывается несколькими слоями натурального масла и воском. А их стоимость намного превышает цены самых современных и качественных красок. И последняя большая статья расходов – для ремонта земляных полов после механических повреждений или затоплений потребуется не только много времени, но и средств.

    Машины для трамбовки грунта

    Как выбрать виброплиту

  3. Простота заливки пола. Мы сейчас не будем рассматривать вопрос о технологии изготовления саманного раствора глины, об этом поговорим ниже. Расскажем о «простоте заливки» с точки зрения обыкновенного строителя. Земляные полы можно делать только после того, как здание подведено под крышу, в противном случае осадка уничтожит все работы. Перед началом устройства земляного пола нужно подготовить под них котлованы, потом вывезти землю, завезти песок и гравий, утрамбовать их, сделать гидрозащиту и только после этого заливать глиняный пол. Подсчитаем примерный объем работ для небольшого домика общей площадью 100 м 2. По технологии глубина котлована 50-60 см, для облегчения расчетов примем глубину 50 см. После простых арифметических вычислений определим объем земляных работ: 100 м2×0,5 м = 50 м3. Именно столько земли нужно выкопать лопатой и вывезти тачкой по деревянному трапу, ведь дом должен быть под крышей. Такой же объем песка, гравия и глины нужно завезти, и опять из техники только ручная тачка и лопата. Нетрудно догадаться, что для такого объема работ нужно много времени, а если его нет, то придется нанимать бригады строителей, которые бесплатно не работают. Если у вас и найдется свободное время, то его целесообразнее потратить с большей пользой, чем бегать с лопатой и тачкой в руках.

    Устройство глиняного пола

  4. Экологичность. Этим понятием злоупотребляют все строительные компании и производители. Настоящей экологичности не может быть в принципе. Для изготовления любой продукции нужна энергия, а она не экологична. Кроме того, в качестве сырья используются природные материалы. Извлечение их из естественной среды всегда приносит вред природе, где же здесь «экологичность»? Считаем, что такие слова нет смысла употреблять, есть резон поговорить о безвредности стройматериалов для здоровья проживающих. По этому показателю земляные (глиняные) полы действительно безвредны. Но это не является их уникальным преимуществом. Точно так же безвредны и натуральные пиломатериалы, керамическая плитка и т. д.

    Приготовление глиняного раствора

  5. Глиняный пол накапливает солнечную энергию. Да, это правда, массивный пол может накапливать большое количество тепловой энергии и потом отдавать ее в помещение. Но эти законы термодинамики распространяются на все тела (материалы): кирпич, бетон, железо и т. д.
  6. Земляные полы можно делать с подогревом. Это правда, можно. Но вопрос в том, нужно ли? Во-первых, на них обязательно со временем появятся трещины, по которым можно будет увидеть схему прокладки системы подогрева. Во-вторых, технология укладки земляных полов предписывает, что минимальная толщина покрытия должна быть примерно 20 см. Такая большая масса глины обладает огромной тепловой инертностью. Для того чтобы почувствовать эффект обогрева, понадобится несколько часов. Еще одна проблема – относительно высокая теплопроводность, за счет чего увеличиваются теплопотери. Под земляные полы придется устанавливать теплоизоляцию, а это не только существенно увеличивает стоимость конструкции, но и требует довольно сложных специальных строительных решений.

Глинобитный пол поверх системы теплого пола

Надеемся, что эта информация будет полезной для тех, кто планирует делать земляные полы.

Виды гидроизоляции земляных полов

Если для других строительных материалов напольных покрытий повышенная влажность считается неприятным, но некритичным физическим показателем, то земляные полы с высокой влажностью не могут эксплуатироваться вообще. В связи с этим вопросам их гидроизоляции нужно уделить очень большое внимание. Технология строительства рекомендует применять для гидроизоляции земляных полов следующие материалы.

Таблица. Виды материалов для гидроизоляции земляного пола.

НаименованиеФизические свойства и особенности применения

Рулонные (покрывные)

К этому типу относится полиэтиленовая пленка, рубероид и битумные покрытия на основе нетканых материалов. Отличаются полной водонепроницаемостью, универсального использования. Срок эксплуатации - не менее пятидесяти лет.

Гравий

Имеет невысокие показатели капиллярного подъема влаги, для полной гидроизоляции достаточно толщины примерно 20 см. Использование в качестве единственного слоя гидроизоляции проблематично в связи с тем, что есть вероятность заполнения воздушных прослоек между камнями песком или иным материалом с высокой капиллярной проводимостью. Рекомендуется использовать только для обустройства комплексной гидроизоляции земляного пола.

Песок

Применяет довольно часто и не только в качестве гидроизоляционного слоя, но и как основание для земляного пола. Недостаток – полную гидроизоляцию может обеспечить слой промытого песка толщиной не менее 50 сантиметров. Это очень много, на практике песок применяется совместно с иными материалами.

Выбор материала для гидроизоляции земляных полов – важный момент при их строительстве, но не решающий. Решающим считается полное соблюдение рекомендованных технологий и этапов гидроизоляции.

Технология гидроизоляции

Для примера рассмотрим технологию изготовления земляных полов с подробным описанием этапов и возможных вариантов гидроизоляции.

Шаг 1. Подготовительный этап. Составьте план своих действий, подготовьте материалы. Укладку полов нужно делать с самой дальней комнаты, имейте в виду, что транспортировать строительные материалы по уже готовым земляным покрытиям категорически запрещается. Придется удалять и подавать материалы через окна, а это существенно усложняет процесс строительства.

Определитесь с номенклатурой гидроизоляционных материалов и их количеством. Профессиональные строители рекомендуют во время обустройства земляных полов для гидроизоляции применять песок с полиэтиленовой пленкой или рубероидом. Толщина пленки — не менее 200 мкм, класть ее нужно минимум в два слоя. Рубероид можно применять как обыкновенный дешевый, так и дорогостоящий на нетканых материалах с покрытием модифицированным битумом.

Полиэтиленовая пленка

Подсчитайте объем песка и глины, если земляной пол будет готовиться из самана, то нужно заготовить используемые наполнители: деревянные опилки, солому и т. д. Рекомендации по толщине каждого слоя земляного пола будут даны в пошаговой инструкции. Для изготовления пола понадобятся солома, песок, глина, натуральное льняное масло, натуральный воск, минеральный растворитель, краска. Земляной пол состоит из следующих слоев.

  1. Земля. Служит основанием, требует выравнивание и трамбовки. Грунтовые воды должны располагаться ниже уровня земли.
  2. Щебень или гравий. Толщина подушки — 15–20 см, материал не может иметь примесей. Размеры фракций средние.
  3. Гидроизоляционный барьер. Можно использовать рубероид, для полиэтиленовой пленки требуются дополнительные слои песка.

    Рубероид

  4. Песок. Толщина слоя 15–20 см. Песок должен быть сухим и промытым. Незначительная толщина объясняется наличием специальной гидрозащиты.
  5. Глина или саман. Толщина слоя примерно 10 см, разброс по горизонтальности не должен превышать одного сантиметра на погонном метре и двух сантиметров по углам помещения.
  6. Финишный декоративный слой. Состоит из натурального масла, красок, натурального воска. Толщина финишного слоя примерно 2–3 мм.

Размеры слоев можно по своему усмотрению корректировать, но уменьшать толщину глины не рекомендуется.

Ручная трамбовка. Владельцы частных домов также могут изготовить подобный инструмент самостоятельно из одного достаточно толстого бревна длиной 1 м и нескольких досок

Шаг 2. Удалите из помещения лишнюю землю: плодородный слой и органические наслоения. Отметьте по периметру фундамента комнаты нулевой уровень.

Чтобы выйти на необходимый начальный уровень пола, нужно удалить верхний слой грунта

Нулевой уровень – расположение верхней поверхности пола. От нулевого уровня следует сделать отметки вниз, каждая точка должна указывать толщину соответствующего слоя пирога пола. Горизонтальные линии по периметру фундамента делаются при помощи веревки с синькой, толщина пирога определяется лазерным или водяным уровнем. Если у вас нет лазерного прибора, то гидроуровень можно сделать самостоятельно из обыкновенного пластикового прозрачного гибкого шланга диаметром примерно 5 мм. Длина шланга должна на несколько метров превышать диагональ помещения.

Важно! Во время заполнения шланга водой следите, чтобы не образовывались воздушные пробки. Если они будут, то показания гидроуровня будут искаженными.

Как сделать разметку, используя гидроуровень

Горизонтальные линии по периметру фундамента следует наносить в такой последовательности:

  • с помощью рулетки отбейте по вертикали точки с указанием толщины каждого слоя пирога;
  • приставьте к первой метке один конец гибкого пластикового шланга;
  • отойдите на несколько шагов и приставьте к фундаментной летнее второй конец шланга;
  • опускайте/поднимайте его до тех пор, пока уровень воды на втором торце не сравняется с первой меткой;
  • карандашом поставьте новую метку на фундаменте. Она должна располагаться точно на уровне воды во втором конце.

Гидроуровень

По этому же алгоритму сделайте разметку по всему периметру, а потом соедините точки, расположенные на одной высоте, горизонтальными линиями. Такая простая разметка позволит контролировать высоту слоев во время производства работ.

Шаг 3. Выровняйте грунт. Перепад по высоте в крайних точках помещения должен составлять ±2 см. На погонном метре это значение не может превышать одного сантиметра. Проверять параметры рекомендуется правилом или длинным уровнем. Рыхлую землю удалите из котлована.

Шаг 4. Завезите щебень, толщина слоя может на несколько сантиметров колебаться. Тщательно уплотните щебень, делать это можно ручным приспособлением или механической трамбовочной машинкой. Второй вариант намного облегчает и ускоряет процесс, кроме того, он дает возможность получать качественную трамбовку.

Уплотнение щебня

На заметку! Если вы трамбуете щебень вручную, то делать это следует минимум в два этапа. Толщина каждого слоя не более 10 см, второй насыпается только после окончательной трамбовки и выравнивания первого.

Шаг 5. Если вы проживаете в регионах с холодным климатом, то настоятельно рекомендуем сделать утепление. Для этого можно использовать довольно прочные полиуретановые листы, толщина теплоизоляции не менее 10 см. Конечно, такой пол уже сложно называть натуральным, но здоровье должно быть на первом месте. На ровные листы утеплителя, кстати, можно без опасений и дополнительных строительных мероприятий настилать любую гидроизоляцию, в том числе и полиэтиленовую пленку. И еще одно преимущество пенополиуретана – он эффективно прерывает капиллярную подачу влаги и сам служит отличным гидробарьером. Для такого варианта часто нет необходимости применять дополнительные материалы для гидрозащиты земляного пола.

Пенополиуретан выпускают толщиной от 20 до 100 мм

Шаг 6. Если вы не желаете утеплять пол, то по гравию наносится слой просеянного сухого песка. Трамбовать материал нужно также в два этапа.

Песок нужно равномерно распределить

Песок трамбуется

Важно! Чем лучше будет утрамбовано основание, тем лучше качество и долговечность земляного пола. Помните, что недостаточно утрамбованные слои обязательно со временем дадут естественную усадку. Между глиняным верхним слоем и основанием образуются воздушные камеры. Как следствие — пол немного прогнется или даст трещины. Придется ремонтировать поверхность, а сделать это непросто. Это не две доски сменить, необходимо выполнять много подготовительных строительных операций и повторное восстановление лицевой поверхности земляного пола.

Шаг 7. Если у вас нет водонепроницаемого утеплителя, то на песок следует укладывать гидроизоляцию. Можно использовать рулонные современные материалы или полиэтиленовую пленку. Стыки рулонных материалов промазывать мастиками и склеивать нет необходимости – задача гидроизоляции прерывать капиллярный подъем воды, а не сдерживать прямой контакт. Нижний слой земляного пирога должен лежать выше уровня грунтовых вод, об этом мы уже упоминали.

Карта залегания грунтовых вод

На заметку! Намного выгоднее для гидроизоляции пользоваться полиэтиленовой пленкой, она дешевле и позволяет одним целым куском гидроизолировать все помещение. По надежности пленка ничем не уступает рулонным материалам, а по длительности эксплуатации даже превосходит их. Почему? Дело в том, что главный «враг» полиэтилена – жесткое ультрафиолетовое излучение. Под его воздействием постепенно разрушаются межмолекулярные связи полимеров, они теряют пластичность и становятся хрупкими. Под воздействием незначительных изгибающих усилий пленка растрескивается на мелкие куски. Несколько слоев земляного пола полностью исключают проникновение ультрафиолетовых лучей, пленка работает в идеальных условиях. Битум, на основе которого изготавливается большинство рулонных гидроизоляционных материалов, теряет свои первоначальные свойства в результате медленных химических реакций с кислородом. А этот химический элемент есть во всех слоях пирога, процесс разложения битума протекает в непрерывном режиме, пусть и медленном.

Шаг 8. Приготовьте первый базовый слой самана, для его изготовления требуется 25% глины от общего объема и 75% песка. Для упрочнения можно добавлять измельченную солому (традиционный старинный вариант) или пластиковую фибру (современный вариант самана). Компоненты нужно тщательно перемешать с добавлением воды до получения однородной массы. По консистенции раствор должен напоминать жирную сметану. Порциями заносите в помещение подготовленную массу и выливайте ее на гидроизоляцию. Правилом и затиркой выравнивайте массу. Если есть желание, то под полом можно смонтировать водяную или электрическую систему подогрева. Но мы уже упоминали, что на земляном полу могут образоваться трещины.

Нанесение первого слоя глины

Распределение первого слоя глины

Толщина базового слоя самана — примерно 10 см. Через сутки на нем возникнут глубокие трещины, их надо заделать глиной.

Шаг 9. После высыхания первого слоя засыпается второй, а после его высыхания — третий. В натуральных домах горизонтальность пола не играет большого значения, параметр контролируется на глаз. Если вы не уверены в своих практических навыках разравнивания массы или желаете иметь ровный земляной пол, то выравнивать смесь нужно по маякам.

Нанесение второго слоя глины

Поверхность должна получиться гладкой

В старину маяками служили толстые доски, после застывания глины они не вынимались. Если вы желаете убрать маяки, то доски на время нужно оборачивать полиэтиленовой пленкой. К ней глина не прилипает, вынуть маяки не составит больших проблем. В дальнейшем канавки следует тщательно затереть саманом или чистой глиной. Помните, что поверхность земляного пола никогда не будет идеально ровной, во время затирки постарайтесь только спрятать наполнители самана. Небольшие углубления всегда будут возникать из-за различной плотности материала и, как следствие, различной усадки во время высыхания.

Принцип укладки глиняного пола по направляющим

Для финишного покрытия поверхности применяется льняное мало, количество слоев покрытия — не менее семи. Каждый слой должен сохнуть 12-18 часов, конкретное время зависит от температуры окружающего воздуха и эффективности естественной вентиляции. Можно ускорить процесс высыхания масла. Для этого установите его примерно на месяц на солнце, емкость прикройте марлей. В противном случае в емкость попадут различные насекомые. За счет естественного выветривания масло станет густым, перед использованием его надо разбавить органическим растворителем.

Обработка глиняного пола маслом и воском

Для улучшения внешнего вида после высыхания масла пол можно натереть натуральным воском.

Видео — Глиняный пол в доме

Практические рекомендации по устройству гидроизоляции земляного пола

  1. Вокруг строения обязательно следует делать отвод дождевых и талых вод. Если есть возможность, то рекомендуется сделать элементарную мелиоративную систему. Это также один из способов гидроизоляции пола, не пренебрегайте ним.
  2. Нижняя плоскость пирога всегда должна быть выше уровня грунтовых вод. Имейте в виду, что не существует методов гидроизоляции земляных полов, способных защитить конструкцию от переувлажнения во время поднятия грунтовых вод.

    Устройство дренажа вокруг дома — схема

  3. Если в качестве гидрозащиты используется полиэтиленовая пленка, то ее разрешается укладывать только на песок. Пленка не боится усадки, она отлично растягивается. А острыми камнями гравия быстро повреждается. Но не надо бояться незначительных порезов, гидроизоляционные материалы под земляные полы укладываются для защиты только от капиллярной влажности. Сквозь прорывы ее проникает настолько мало, что возможные негативные последствия можно игнорировать.

Если вы в точности выполните все описанные рекомендации, то земляной пол может служить довольно долго.

Видео – Технология строительства земляного пола

Как сделать ваш подвал гидроизоляцией

Когда идет дождь, он льет, и когда дождь льет в ваш подвал, это может быть похоже на одно из Великих озер. В этом случае у вас может возникнуть соблазн позвонить подрядчику и попросить его установить дорогостоящую внутреннюю дренажную систему, чтобы откачать воду и предотвратить повторение этого. Перед тем, как выписать чек, вполне возможно, что вы сможете исправить ситуацию самостоятельно.

Подвалы нередко становятся влажными или, по крайней мере, влажными.Фактически, Американское общество домашних инспекторов подозревает, что 60 процентов всех домов в США имеют влажные подвалы. А мокрый подвал, как вы, наверное, догадались, - это , а не - хорошо. Это может привести к множеству проблем, включая плесень. Вода в подвале также может разрушить гипсокартон и каркас дома [источник: Вагнер].

Есть много причин, по которым ваш подвал не может быть сухим, но главная причина в том, что вода от дождя или даже таяния снега просачивается снаружи через протечку (или протечки) в фундаменте.Кроме того, может быть протекающая труба или трубы, увлажненные конденсатом [источник: Energystar.gov]. (Подробнее о том, как это исправить позже.)

А пока предположим, что виноваты дождевая вода и таяние снега. Когда идет дождь или тает снег, вода стекает с вашей крыши к основанию вашего дома. Вода, будучи водой, всегда течет до самого низкого уровня - неизменный физический факт. Он пропитает почву возле дома и просачивается под трещинами в фундаменте. Вода также может проникать через бетонные стены.

Итак, первый шаг в смягчении последствий - это выяснить, почему ваш подвал затоплен. Если ваш подвал протекает после сильного дождя или весной, когда тает снег, ответ очевиден: вода идет извне [источник: familyhandyman.com]. Следующий шаг - определить, где в вашем подвале течет вода. После того, как вы определили оба из них, следующим шагом будет остановка потока. Мы поговорим больше о том, как это сделать, на следующих нескольких страницах.

.

Влага в подвалах: причины и решения

Обзор решений проблем с влажностью подвала

Лучший способ решить любую строительную проблему - это сначала сделать простые и недорогие вещи. Затем продолжайте в логическом порядке, выполняя следующую наименее затратную технику с наиболее вероятным положительным результатом. В случае проблем с влажностью лучший подход почти всегда - удалить или контролировать источник влаги, а не пытаться остановить его на последней линии защиты.

  1. Во-первых, самыми простыми и наименее затратными методами являются удаление чрезмерных внутренних источников влаги в подвале (увлажнители, приготовление пищи) и вентиляция других источников (сушилка для одежды, ванная комната).

  2. Во-вторых, если проблема заключается в конденсации летом, не проветривайте подвал напрямую теплым влажным воздухом. Рекомендуется вентиляция через систему кондиционирования или теплообменник осушающего типа.

Осушение не является постоянным решением

Осушение может использоваться как средство уменьшения симптомов влажности и запаха в подвале, но это не постоянное или полное решение. Фактически, если в подвале с проблемами влажности используется осушитель, он может нанести больший ущерб.Осушая воздух подвала, влага быстрее втягивается в подвал, вызывая выцветание и растрескивание бетона, а также дальнейшее повреждение внутренней отделки.

Внутренняя мембрана или покрытие - временное решение

Заманчиво решить проблему влажности подвала с помощью мембраны или покрытия внутри. Это дешевле, чем дренажная система, и в некоторых случаях, кажется, работает какое-то время. Однако вода все еще присутствует, и в конечном итоге эти системы выходят из строя или просто перемещают воду по другому пути в подвал.

Рекомендуемый подход

Оценка желобов, водостоков и выравнивание поверхности: Рекомендуемый подход после удаления внутренних источников влаги - оценить желоба, водосточные трубы и выравнивание поверхности вокруг дома. Сначала их следует исправить, и это может решить проблему.

Внутренняя или внешняя дренажная система: Затем, если проблема с влажностью сохраняется, переходите к внутренней или внешней дренажной системе. Все эти методы описаны ниже.Если ваша цель - закончить подвал, в котором есть проблемы с водой, рекомендуется сначала решить проблему с водой.

Система разгерметизации вспомогательной плиты: Рекомендуется активная система сброса давления вспомогательной плиты, включающая слой промытой породы под плитой. Это втягивает влажный воздух из-под плиты и может помочь уменьшить количество паров влаги, попадающих в дом через отверстия в плите. Он также помогает контролировать радон и другие почвенные газы. Приямки и другие открытые соединения с почвой за пределами фундамента и под плитой должны быть заблокированы и загерметизированы.

Более подробную информацию об управлении почвенными газами можно найти в буклете "Building Radon Out", доступном в электронном формате (PDF) Агентства по охране окружающей среды.

Пошаговый процесс

  1. Контроль внутренних источников влаги.
  2. В летнее время не вентилировать наружным воздухом.
  3. Правильная планировка, желоба и водосточная система.
  4. Обеспечьте внутреннюю или внешнюю дренажную систему.

Банкноты

  • Осушитель может помочь уменьшить симптомы влажности и запаха, но не решит проблему.
  • Мембрана или покрытие внутри без обеспечения дренажа обычно не решит проблему в долгосрочной перспективе.
  • Стены перед утеплением должны быть сухими. Перед ковровым покрытием плиты должны быть теплыми и сухими.
.

Обзор решений по гидроизоляции

Все фотографии любезно предоставлены Hoffman Architects

Ричардом Кадлубовски, AIA
Нарушения гидроизоляции легче не заметить, чем проблемы с кровлей, поэтому профессионалы в области дизайна, как правило, меньше о них слышат. Однако по сравнению с проектом по замене кровли капитальный ремонт или внутреннее восстановление могут быть гораздо более разрушительными и дорогостоящими.

В то время как протечку в крыше обычно можно определить с помощью простых испытательных щупов, диагностика нарушений гидроизоляции может оказаться сложной задачей.Даже внешне поверхностная утечка может быть признаком скрытого износа, связанного с влажностью. Для подвалов, сводов, туннелей и водных объектов часто требуется выемка вскрышных пород; на коммерческих кухнях или в вестибюлях нередко снимается и заменяется фурнитура и отделка.

В большинстве коммерческих и институциональных приложений полный проект по замене кровли обычно можно ожидать каждые 20 лет или около того. Гидроизоляция, поскольку к ней трудно получить доступ, должна иметь расчетный срок службы, равный сроку службы здания - к сожалению, при таком большом количестве возможностей повреждения, неправильного проектирования или плохого исполнения она может выйти из строя задолго до своего срока.Когда это происходит, необходимо архитектурное исследование, чтобы определить место и причину утечки, степень повреждения и подходящее средство устранения.

Хотя правильное выявление и исправление дефектной гидроизоляции может оказаться серьезным делом, гораздо хуже принять подход «залатай и надежда на лучшее». Слишком часто даже благонамеренные попытки устранить симптомы нарушения гидроизоляции служат только для улавливания или перенаправления влаги, усугубляя проблему. Хотя профилактика является очевидным первым выбором для успеха гидроизоляции, есть много причин для ошибки: при проектировании, во время строительства и на протяжении всей эксплуатации.Пока недостаток гидроизоляции не будет устранен, проблема будет только усугубляться.

Основы гидроизоляции
Различные компоненты вносят свой вклад в систему гидроизоляции, например дренажные композиты, отводящие воду от конструкции, соединения между фасадом и фундаментными мембранами, а также водонепроницаемые водопроводные трубы в зонах общественного питания.

Непроницаемые мембраны являются одним из важнейших компонентов гидроизоляции как для нижнего уровня (, например, фундаментные стены, подвалы, туннели и своды), так и для участков с высоким уровнем влажности ( e.грамм. фонтаны, вестибюли, кухни и механические помещения). Гидроизоляционные мембраны можно наносить как с «положительной», так и «отрицательной» стороны.

Гидроизоляция здания, как правило, представляет собой непроницаемый материал, предотвращающий проникновение воды; материалы облицовки здания могут быть, а могут и не быть реальной гидроизоляцией. Большинство строительных материалов для облицовки зданий (, например, кирпичная кладка в сборке полых стен или системы защиты от дождя) не являются гидроизоляционными - они являются только погодными барьерами. Точно так же, хотя материалы типа Тайвек проливают воду, они не являются настоящей гидроизоляцией.

Необходимо понимать различие между гидроизоляцией и кровлей. Террасы Plaza над занятыми помещениями гидроизолированы; палуба технически не является крышей. Производители сделают это различие, потому что, как правило, гидроизоляционные покрытия не имеют такой полной гарантии, как некоторые кровельные системы.

Гидроизоляция с положительной стороны
Создавая водостойкий барьер со стороны приложенного гидростатического давления, гидроизоляция с положительной стороны предотвращает попадание воды в стену.Для фундамента это будет внешняя поверхность, ближайшая к земле; для фонтана это будет внутренняя часть (, то есть , где вода).

Для установки ниже уровня грунта земля может быть откинута назад так, чтобы мембрана положительной стороны была установлена ​​после установки фундамента. В городских условиях это может быть не вариант. Гидроизоляция глухой стороны включает водонепроницаемую мембрану на лицевой стороне опалубки перед заливкой фундамента. Затем заливается бетон, и по мере отверждения гидроизоляция спаивается с фундаментной стеной.

Опции для систем положительной стороны включают:

  • жидкие мембраны - аналогично тем, которые используются в кровельных покрытиях, они наносятся валиком или кистью в виде жидкости и отверждаются, образуя монолитную бесшовную мембрану;
  • листовые системы - также аналогичные тем, которые используются на крышах, включая однослойные термопласты и прорезиненный асфальт;
  • Гибридные системы
  • - сочетание наносимой жидкостью мембраны со встроенным тканевым армированием для создания более прочного и эластичного водонепроницаемого барьера; и
  • Бентонитовая глина
  • - природный минерал, полученный из вулканического пепла и применяемый в виде листа, мата, панели или распылителя для набухания в присутствии влаги с целью создания
    твердого глиняного барьера.

Системы с положительной стороной, используемые как выше, так и ниже уровня, обычно предпочтительнее приложений с отрицательной стороной из-за их эффективности. Структурный барьер полностью защищен от коррозионных химикатов в грунтовых водах, а также от повреждений, вызванных циклом замораживания-оттаивания.

Недостаток систем положительной стороны заключается в обнаружении утечек и устранении их. После засыпки фактическое состояние гидроизоляции невозможно проверить без выемки грунта. Если система выйдет из строя, восстановление может включать капитальные раскопки и реконструкцию мощения, озеленения и стеновых систем.

Гидроизоляция с глухой стороны аналогична методикам с положительной стороны, но после заливки бетона гидроизоляция заглубляется и не может быть проверена. Даже для мембран, установленных после заливки бетона, уже слишком поздно исправлять небрежный монтаж после засыпания гидроизоляции.

Закачка гидроизоляции с отрицательной стороны через порты вдоль трещины в стене фундамента. Манометр контролирует давление впрыскиваемой смолы.

Гидроизоляция отрицательной стороны
Гидроизоляция отрицательной стороны защищает поверхность, противоположную стороне приложенного гидростатического давления ( e.грамм. внутри стены подвала), чтобы вода перенаправлялась после того, как попала в субстрат. К гидроизоляционным материалам отрицательной стороны относятся:

  • цементные системы - комбинация химических гидроизоляционных добавок или акрила с цементом и песком для получения водонепроницаемой поверхности;
  • акриловые, латексные или кристаллические добавки - продукты, проникающие в поверхность для защиты от воды.

Поскольку отрицательная сторона более доступна, легче определить места утечки, чем с системами положительной стороны.Покрытия отрицательной стороны или инъекции также могут быть применены в качестве меры модернизации.

С другой стороны, при отрицательной гидроизоляции влага все еще проникает в стенную сборку, что может привести к разрушению компонентов со временем. Постоянное присутствие влаги также может привести к росту плесени, коррозии, ухудшению состояния бетона или повреждению взаимосвязанных элементов здания, таких как полы или окна.

Комбинированные системы
Для чувствительных помещений ниже уровня земли использовались более сложные системы.Например, в хранилище раритетов, построенном ниже уровня грунтовых вод, использовалась конструкция «стена внутри стены» с насосной системой в канале между внутренней и внешней стенками для увеличения положительной боковой мембраны.

Гидроизоляция и гидроизоляция
Даже некоторые опытные профессионалы в области проектирования и строительства ошибочно используют термины «гидроизоляция» и «гидроизоляция» как синонимы, но это не одно и то же. Гидроизоляция - это битумная или цементная обработка, наносимая на положительную сторону фундаментных стен.Быстрое и недорогое покрытие направлено на то, чтобы препятствовать проникновению влаги в нижние стены за счет капиллярного действия. Названный в честь крошечных тонких отверстий или капилляров в пористых материалах, таких как кладка и бетон, капиллярное действие перемещает воду из влажных мест в сухие, иногда против силы тяжести.

Гидроизоляция представляет собой гораздо более широкий класс защиты от влаги. В отличие от гидроизоляции, которая не может перекрывать трещины, водонепроницаемая мембрана может растягиваться, компенсируя некоторую степень дифференциального движения, осадки и усадки.Даже под действием гидростатического давления воды с высокой концентрацией гидроизоляция должна быть гибкой и прочной.

Гидроизоляция не заменяет гидроизоляцию. Хотя они иногда используются из-за того, что они намного дешевле водонепроницаемой мембраны, гидроизоляционные материалы имеют меньший класс и наносятся в виде разреженного слоя с небольшим вниманием к деталям. Гидроизоляционные мембраны требуют точного нанесения и детализации, и они могут быть усилены цельными тканями для повышения устойчивости.Гидроизоляционные покрытия вначале могут быть дешевле, но долговечность и эффективность правильно подобранной и установленной гидроизоляции окупают дополнительные первоначальные затраты.

Раньше: окна ниже уровня земли могут создавать проблемы с обслуживанием, так как листья и мусор забивают канализацию, способствуя удержанию влаги. После: добавление дренажных каналов и замена уплотненной земли дренажными средствами помогает направить воду от здания.

Нарушения гидроизоляции
Даже незначительные на первый взгляд признаки влажности могут предвещать нарушение гидроизоляции.Примеры включают:

  • пузыри или отслаивающаяся краска;
  • плесень, грибок и вегетативный нарост;
  • влажность или подтекание воды;
  • пятен и ржавчины;
  • запахов;
  • высолы или белые порошкообразные отложения;
  • стены с трещинами; и
  • гниль древесины.

Ремонт, вызванный воздействием влаги, становится тем дороже, чем дольше он может развиваться. Регистрация симптомов проникновения воды важна для установления того, как, где и когда влага проникает в гидроизоляционную систему.План действий по признакам проникновения в воду может включать шесть шагов.

1. Просмотрите историю утечек.
Важно отметить, как здание реагирует на погодные явления, такие как высокая влажность, дождь или снег. Колебания температуры влияют на строительные материалы, поэтому следует записывать любые корреляции с данными наблюдений за влажностью.

Если утечка усиливается после дождя, вероятной причиной является поверхностный сток. Необходимо проверить стыки между стенами и плитами, а также трубопроводы.Однако, когда утечка является постоянной ( т. Е. не коррелирует с дождем), она может быть вызвана водопроводом - питьевой или бытовой канализацией. Даже соседняя выемка грунта или засыпка может косвенно привести к утечке, вызывая трещины осадки или изменяя поток воды.

Когда утечка происходит после использования определенного оборудования на кухне или в механическом помещении, необходимо выполнить тесты использования, чтобы определить неисправный компонент. Если вода пузырится между фундаментной стеной и плитой на уровне грунта, проблема может быть в повышении уровня грунтовых вод или в сочетании грунтовых вод и поверхностного стока.Лихорадочные штормы могут вызвать переполнение совмещенной канализации и ливневой канализации, подняв уровень грунтовых вод. Забитые или неподходящие дренажные системы по периметру / подошве также могут усугублять проблему.

2. Определите источник воды.
Тест на воду может определить, какой тип воды протекает. Если вода содержит хлор, это питьевая вода, и источником, вероятно, является протечка водопровода. Если в воде много кишечной палочки ( например, бактерий e.coli), проблема заключается в канализации.Если вода дает отрицательный результат по обоим вышеперечисленным критериям, скорее всего, это грунтовые или ливневые воды.

3. Не допускайте попадания влаги из окружающей среды.

В результате выемки грунта была обнаружена недостаточная гидроизоляция с этим изогнутым водонепроницаемым ограничителем в стене хранилища. Если существует значительный перепад температур внутри и снаружи, причиной может быть конденсат, а не утечка. Для испытания кусок непроницаемого материала, такого как алюминий или пластик, можно прикрепить к стене, где наблюдается влажность.

Через несколько дней, если лист намокнет на стороне, обращенной к стене, скорее всего, проблема заключается в проникновении воды через поверхность стены. Если влага появляется на стороне, обращенной внутрь помещения, причиной наблюдаемой влажности может быть конденсат, который можно устранить, отрегулировав оборудование HVAC или улучшив вентиляцию.

4. Определите место утечки.
Вода обманчиво мигрирует - место, где наблюдаются пятна или трещины, может быть довольно удалено от места входа воды.Запись того, когда, где и при каких условиях присутствуют признаки влажности, может помочь определить путь доступа к воде. Оригинальные исполнительные чертежи и строительные спецификации дают представление о потенциальных слабых местах гидроизоляционной системы.

Неразрушающий контроль может быть полезен при определении мест утечки. Испытания на наводнение приводят к насыщению таких участков, как засыпка у фундаментной стены, для создания условий, способствующих проникновению влаги. После этого можно отметить и устранить нарушения гидроизоляции.Добавки, такие как красители или ароматизаторы, включенные в воду для испытаний на наводнение, могут помочь выявить утечки, которые иначе трудно обнаружить.

После того, как расследование определит вероятное местоположение, разведочные отверстия и испытательные зонды могут проверить источник утечки.

5. Устраните утечку.
Курс корректирующих действий может включать улучшения дренажа, инъекции на внутренних поверхностях и водные барьеры при проходках.

Улучшение дренажа
Утечки ливневых вод часто можно устранить, перенаправив воду от фундамента.Количество ремонтных площадок:

  • неправильно подключенные поводки и желоба;
  • удлинения водосточной трубы слишком близко к фундаментным стенам;
  • забиты водостоки и водостоки;
  • отказы перепрошивки в бассейнах или вазонах;
  • разрушение компенсаторов на площадях и пешеходных туннелях;
  • негерметичные подземные резервуары для хранения нефти, вызывающие разрушение мембран;
  • осадка обратной засыпки, направляемая поверхностными водами к основанию;
  • дренаж ненадлежащий и уплотнители на лестничных клетках, оконных колодцах и проемах; и
  • Неадекватный подземный дренаж.

Инъекции на внутренние поверхности
Устранение трещин путем впрыскивания эпоксидных, гидрофобных или гидрофильных смол может быть экономичным способом решения мелких проблем с гидроизоляцией без выемки грунта и реконструкции. Однако этот подход основан на методе проб и ошибок, так как практически невозможно узнать, какие условия находятся по ту сторону стены, не увидев из первых рук.

В одном анекдоте от подрядчика по гидроизоляции инъекции использовались для устранения неисправностей в аквариуме.Работа вышла за рамки бюджета, поскольку требовалось все больше и больше материала для заполнения трещин. Когда команда наконец закончила и попыталась заправить бак, ничего не произошло. Герметик проник прямо в водную систему, заполнив трубопроводы и забив насос. Затраты на ремонт намного превысили первоначальный бюджет проекта. Урок - там, где закачанные материалы могут проникать в подземные системы, вероятно, лучше всего взять известную стоимость исследования, раскопок и ремонта над неизвестной стоимостью слепой закачки.

Водонепроницаемые барьеры в местах проникновения
В местах проникновения следует установить соответствующую защиту от влаги, включая герметики. Однако, если проблемы с влажностью не будут устранены в их источнике, такие барьеры могут служить только для перенаправления воды в другое слабое место. Хорошая целостность герметика важна, но на самом деле это вторичная гидроизоляция. Основная мера - контролировать уровень влажности.

6. Устранить повреждение

Жидкая гидроизоляция и нанесение гидроизоляции настила армирующей тканью.

После устранения утечки и прекращения разрушения может потребоваться повреждение стен, арматуры и отделки водой. В бетонных конструкциях, где проникновение воды привело к коррозии арматуры, сталь следует отремонтировать и загерметизировать с последующим нанесением совместимого раствора для ремонта бетона. Мигрирующие ингибиторы коррозии, интегрированные в состав для ремонта или применяемые в качестве поверхностного герметика, могут обеспечить дополнительную защиту конструкции.

Для наружных территорий, включая площади, тротуары и ландшафтный дизайн, может потребоваться некоторый ремонт после восстановления гидроизоляции.Если ремонтные работы включали земляные работы, или если утечки привели к повреждению креплений или смещению брусчатки, то может потребоваться восстановление наружной отделки и посадки. Части фасада также могут потребовать ремонта.

Если утечки мигрируют в занимаемое пространство или возникают в помещении, поврежденный водой гипсокартон, отделка, краска, потолочная плитка, пол и арматура могут нуждаться в замене после установки новой системы гидроизоляции. Влага также может привести к росту плесени -
опасность для здоровья, которая может потребовать профессионального удаления и очистки.

Чем дольше утечка будет продолжаться без контроля, тем более обширным может стать лежащее в основе ухудшение. Остановить незначительную утечку намного проще, чем устранить повреждение, вызванное крупной.

Причины разрушения гидроизоляции
Существует множество потенциальных причин для широкого спектра многих возможных проблем с гидроизоляцией.

Упущение при проектировании
В случаях, когда необычные пересечения, множественные проникновения или перепады давления требуют детальной проработки, проектировщики иногда виноваты в том, что оставляют эти важные соединения на усмотрение подрядчика.Если бригада по строительству гидроизоляции добивалась успеха с подобными конфигурациями в прошлом, это может не вызвать проблемы. Более вероятно, что генеральный подрядчик столкнется с необычной схемой, требующей сложной конструкции, полагаться на стандартные детали, вероятно, будет недостаточно. Ответственность за подробное описание любых ситуаций, в которых может быть нарушена гидроизоляция, возлагается на проектировщика.

Ошибка установки
Даже самые строгие и точные чертежи и спецификации бесполезны, когда рабочие не заботятся о материалах и установке.Неосторожная засыпка является основным источником разрушения гидроизоляции, как и повреждение тяжелого оборудования. Например, подрядчик в подземном хранилище книг бросился заливать бетонные стены, не обращая внимания на деликатные водные перемычки, смяв их в процессе и сделав бесполезными. В результате просачивание воды потребовало обширных земляных работ, ремонта бетона и восстановления гидроизоляции.

Недостаточное обеспечение качества
Надзор и проверка во время строительства представителем собственника является важной частью процесса контроля качества.Если условия на объекте неожиданно отличаются от проектной документации или возникнут непредвиденные обстоятельства, архитектор или инженер на месте может отреагировать на изменения в последнюю минуту, не задерживая график строительства. Профессиональный проектировщик может дать указания генеральному подрядчику защитить монтажника гидроизоляции от повреждений во время строительства.

Вряд ли желательно приостанавливать все операции на кухне для восстановления гидроизоляции. Однако если пренебречь утечками, повреждение структурных систем и отделки водой только усугубит ситуацию.

Наличие представителя объекта во время строительства важно для наблюдения за процессом установки в соответствии с замыслом проекта. Владельцы часто оправдывают отказ от этой важной части процесса проектирования претензиями о гарантиях или, в противном случае, судебными разбирательствами. Хотя полевые отчеты и фотографии могут служить доказательством в суде, реальная выгода для обеспечения качества на месте заключается в первую очередь в предотвращении нарушения гидроизоляции. Подача обзора и формализованная проверка могут иметь значение между успешным проектом гидроизоляции и катастрофическим отказом.

Заключение
Даже для самых высокопроизводительных систем разумно сохранять бдительность в отношении признаков неисправностей, чтобы можно было остановить растущие проблемы до того, как они выйдут из-под контроля. В условиях нового строительства владельцы могут избежать дорогостоящего восстановления гидроизоляции за счет надлежащего проектирования, правильного применения и должной осмотрительности во время строительства. Владельцы и менеджеры старых зданий должны иметь дело с тем, что у них есть - и, зачастую, это означает обращение к неумело спроектированным или неправильно установленным системам защиты от влаги.

С помощью вдумчивой исследовательской работы и творческих стратегий управления водными ресурсами можно успешно решить даже самые сложные проблемы гидроизоляции. Наилучший подход - с самого начала старательно и правильно сделать водонепроницаемые подвалы, туннели, механические помещения, нижние уровни, кухни, хранилища, водные объекты и чувствительные пространства.

Глоссарий терминов по гидроизоляции
Глухая гидроизоляция: Установка гидроизоляционных мембран и дренажа перед заливкой бетонного фундамента. Капиллярное действие: Движение жидкости в пористых материалах или тонких трубках (капиллярах) из-за притяжения между молекулами жидкости и молекулами твердого тела.

Конденсация: Переход фазы от газа к жидкости, как при охлаждении водяного пара до жидкой воды.

Гидроизоляция: Покрытие, которое было разработано для ограничения проникновения влаги в почву.

Выцветание: Белая кристаллическая или порошкообразная корка, состоящая из растворенных солей, образовавшихся в результате просачивания воды после испарения.

Гидростатическое давление: Сила, создаваемая жидкостью, например водой, под действием силы тяжести.

Гидроизоляция отрицательной стороны: Барьер, противоположный стороне приложенного гидростатического давления ( например, внутренняя часть фундаментной стены), посредством чего вода может проникать в стену, но не проходить через нее.

Гидроизоляция с положительной стороны: Барьер на стороне приложенного гидростатического давления ( например, снаружи фундаментной стены), предотвращающий попадание воды на поверхность.

Гидроизоляция: Система, предназначенная для предотвращения и управления проникновением воды, которая может включать покрытия, мембраны, дренажные среды, дренаж по периметру, внутренние каналы, отстойные насосы или другие элементы.

Ричард П. Кадлубовски, AIA, является старшим вице-президентом и директором по архитектуре Hoffmann Architects, архитектурно-инженерной фирмы, специализирующейся на восстановлении ограждающих конструкций зданий. Как менеджер Вашингтонского университета Д.C., офис, Kadlubowski решает сложные ситуации с гидроизоляцией существующих и новых зданий, включая фонтаны, кухни, вестибюли, подземные конструкции, террасы и площади. С ним можно связаться по телефону
по адресу [email protected]

.

Проектирование добычи подземных вод в котловане открытого грунта и упрощенный расчет оседания грунта из-за обезвоживания песчано-галечных слоев грунта

Для изучения проекта незавершенного колодца для извлечения подземных вод в котловане открытого карьера, в котором внутренний и внешний водоносные горизонты не изолированы полностью, и в качестве примера взят механизм изменения проседания грунта из-за осушения в котловане, котловане открытого типа для станции метро на линии метро Chengdu 6; Между тем, в данной работе объектом исследования также рассматриваются типичные песчано-галечные толщи почв.Во-первых, новый метод проектирования добычи подземных вод в карьерном котловане представлен и применен к практическому проекту. Кривая водоотводящей воронки рассчитывается на основе предположения Дюпюи, а проседание грунта вокруг котлована из-за извлечения грунтовых вод рассчитывается с использованием метода суммирования стратификации, а также с учетом эффекта фильтрационной силы. Программа конечных разностей FLAC 3D используется для моделирования процесса добычи подземных вод в котловане, а также выполняется моделирование добычи подземных вод по одной точке скважины и групповым точкам скважин, и достигается неявный эффект групповых точек скважин.Сравнение мониторинга на месте, теоретических расчетов и численного моделирования показывает, что эти значения имеют одну и ту же тенденцию в указании оседания грунта, и традиционный метод суммирования стратификации является консервативным, а алгоритм, учитывающий влияние фильтрационной силы, является более точным. Таким образом, представлена ​​кривая проседания грунта в результате забора грунтовых вод в котлован. Вышеупомянутые методы и результаты исследований могут быть применимы в практической инженерии и могут быть использованы для руководства проектированием и строительством системы добычи подземных вод в котловане с использованием метода карьера в песчано-галечных слоях грунта.

1. Введение

С быстрым развитием экономики строительство городов значительно увеличивается, а процесс урбанизации явно ускоряется, поэтому все больше и больше городских подземных пространств используется в городах по всему миру. Таким образом, городские многоэтажки и подземные муниципальные объекты все чаще развиваются в густонаселенных городских районах.

Поскольку большинство городских станций метро строятся в шумных районах, из-за влияния более узкой строительной площадки и более интенсивного транспортного потока, котлован под строительство станции метро можно вырыть только в условиях отсутствия грунтовых вод.В такой узкой и шумной городской местности нет возможности проводить отбор грунтовых вод за пределами котлована. Поэтому добыча подземных вод внутри котлована обычно используется при проектировании и рытье котлованов под строительство подземных станций метро; Кроме того, большое количество просверливаемых водонепроницаемых штор принято с учетом таких факторов, как сложность конструкции и стоимость. Под водонепроницаемыми завесами понимаются завесы, которые не проникают через весь водоносный горизонт, а проникают в водоносный горизонт на определенную глубину и сочетают в себе дизайн добычи грунтовых вод в котловане для формирования метода очистки грунтовых вод для внутреннего понижения воды и внешнего водоотвода.Когда производится отбор грунтовых вод внутри котлована, грунтовые воды за пределами котлована будут обходить дно водонепроницаемых завес и проходить через водоносный горизонт в котлован. По сравнению с обезвоживанием вне котлована, это не только увеличивает путь фильтрации котлована, но также снижает потери напора за пределами котлована. Влияние обезвоживания внутри котлована на окружающую среду меньше, чем от обезвоживания за пределами котлована.Если это полностью закрытый котлован, в частности, конструкция ограждения или мембранные стены могут быть расширены до дна водоносного горизонта и вставлены в водонепроницаемую толщу под дном, грунтовые воды за пределами котлована будут полностью изолированы. из той, что внутри ямы. В настоящее время отбор грунтовых вод в котлован практически не влияет на поверхность земли за пределами котлована. Если это полузамкнутый котлован, то есть водонепроницаемая конструкция или перегородка вставляется в среднюю и нижнюю части водоносного горизонта, грунтовые воды внутри и снаружи верхнего котлована будут прерывистыми, а нижний водоносный горизонт станет непрерывным. .Таким образом, грунтовые воды внутри котлована могут быть пополнены водоносным горизонтом за пределами котлована. В это время, извлечение подземных вод в котловане приведет к ряду проблем, таким как просадки грунта, деформации опорной структуры и поднятие дна котлована. Среди них более вероятно возникновение проседания грунта за пределами карьера, поэтому в данной статье основное внимание уделяется решению этой проблемы.

Yihdego [1] изучил взаимосвязь между снижением расхода и отключением гидравлических барьеров в течение определенного периода времени и обнаружил, что эффект барьеров начинает быть значительным после того, как ограничение превышает 60%.Но что касается этого проекта, вложенная глубина ограждающих конструкций намного меньше, чем расстояние между дном котлована и верхом непроницаемого слоя, поэтому вложенная глубина не учитывается, и ограждающие конструкции не влияют на грунтовые воды. течь ниже котлована в идеале. Расчетная схема добычи подземных вод в карьере карьера проиллюстрирована на Рисунке 1.


На Рисунке 1 H обозначает толщину фреатического водоносного горизонта, т.е.г., первоначальный уровень грунтовых вод в котловане, м; S - максимальная глубина обезвоживания вне котлована, м; обозначает глубину обезвоживания в точке колодца, м; h ′ - напор воды внизу центральной оси ограждающей конструкции, м; h - уровень воды после обезвоживания в котловане, м.

Многие ученые изучали отвод воды в котловане. Zhang et al. [2] предложили аналитический метод расчета для прогнозирования деформации туннеля, вызванной выемкой наверху, а также обсудили роль обезвоживания в механизме деформации.Wang et al. [3] создали концептуальную и математическую модель, которая учитывала гидрогеологические условия, глубину завесы и перекачивающие экраны скважин, и выполнила численное моделирование на основе этой модели. Xu et al. [4] исследовали инженерную геологию и гидрогеологию, связанные с осушением фундамента, и обсудили текущее состояние работ по осушению фундамента, приводящих к оседанию грунта в Шанхае. Wang et al. [5] представили испытание модели прозрачного грунта для устранения ограничений существующего экспериментального метода и численного моделирования при моделировании механизма связи между заградительной стенкой и насосными скважинами и предложили оптимальную глубину насосных скважин и оптимальное расстояние между ними по горизонтали. отсечная стенка и насосные колодцы.Чтобы проанализировать влияние наслоения, механических параметров и взаимосвязи между осадками грунта и просадками, Pujades et al. В [6] была принята радиально-симметричная концептуальная модель и проведено несколько гидромеханических расчетов путем изменения граничных условий, размера моделируемой области и наличия или отсутствия вышележащего слоя. Основываясь на больших глубоких раскопках зданий на восточной рыбацкой пристани, Ван и др. [7] выполнили испытания по откачке на месторождении одиночных и групповых скважин и провели численное моделирование с использованием трехмерного метода конечных разностей (FDM).Взяв в качестве примера котлован для фундамента городской станции Qianjiang Century City, Ван и др. [8] выполнили полевые эксперименты для наблюдения за сцепляющимся потоком, отличным от Дарси, в круглом гравии, установили обобщенную концептуальную модель для изучения эффекта сцепления при различных комбинациях завесы и насосных скважин, а также выполнили численное моделирование сцепленного потока, не связанного с Дарси, в обезвоживание котлована по уравнению Форхгеймера. Основываясь на проекте глубоких раскопок в Тяньцзине, Ву и др. [9] провели полевые измерения напора грунтовых вод и осадки здания во время земляных работ и проанализировали диапазон влияния обезвоживания и взаимосвязь между напором депрессии и осадкой.Чтобы предсказать поведение проседания земли из-за добычи подземных вод, Zhang et al. [10] создали трехмерную численную модель с учетом замкнутого водоносного горизонта и мягких отложений, а затем проанализировали и сравнили расчетный результат с измеренным значением. В данной статье в качестве примера в основном рассматривается проект по обезвоживанию открытого котлована станции метро на линии метро Chengdu 6. Результаты оседания грунта вокруг котлована, рассчитанные с использованием теоретических формул и численного моделирования FLAC 3D , соответственно, сравниваются с данными мониторинга на месте.Предложена расчетная схема обезвоживания котлована и проведено сравнение кривой проседания грунта от обезвоживания. Таким образом, результаты, предложенные в этой статье, могут быть использованы в качестве справочного материала и руководства для аналогичных проектов в аналогичных геологических условиях.

2. Проектирование и расчет водоотведения котлована
2.1. Расчет обезвоживания котлована в одном слое грунта под конструкцией гидроизоляционного ограждения

Из ссылок [11–13] видно, что если граница фильтрационного поля непроницаема, линия потока в сети потока параллельна границе, и в то время как поле фильтрации равно границе напора воды, линия потока ортогональна границе фильтрации.Таким образом, фильтрационное поле вокруг котлована в геологических условиях однослойного грунта показано на рисунке 2.


Как ограждающую конструкцию, так и нижний непроницаемый слой можно рассматривать как непроницаемые границы, а скорость горизонтальной фильтрации уровень грунтовых вод в нижней части ограждающей конструкции намного больше, чем в вертикальном, поэтому поток грунтовых вод на разных глубинах ниже нижней части центральной оси ограждающей конструкции приблизительно рассматривается как горизонтальный поток, то есть ламинарный поток.Следовательно, линия напора воды в нижней части центральной оси ограждающей конструкции является вертикальной. Таким образом, согласно этим вертикальным линиям потока, фильтрационное поле вокруг котлована делится на два фильтрационных поля, соответственно, одно находится внутри котлована, а другое - вне котлована. Приток воды из двух полей фильтрации может быть решен отдельно. Известно, что грунтовые воды за пределами котлована обеспечивают приток грунтовых вод внутри котлована; таким образом, приток воды внутри карьера равен притоку воды вне карьера, а именно,

Радиус воздействия определяется как максимальное расстояние, на котором просадки могут быть обнаружены с помощью обычных измерительных устройств в поле [14] .Наиболее распространенный способ определения радиуса влияния - использование эмпирических формул [15–17], таких как формула Зихардта, а также формула Кусакина. Более того, связанные факторы влияния, такие как время t и радиус котлована r e , также учитываются в формулах некоторыми учеными [15–17]. В этом проекте дизайн основан на китайском кодексе. Согласно Китайской технической спецификации по удержанию и защите земляных работ в фундаменте здания (JGJ 120-2012) [18], радиус воздействия фреатических водоносных горизонтов в котловане может быть рассчитан по следующему уравнению: где R - радиус воздействия, м; обозначает глубину обезвоживания в точке колодца, м; H указывает толщину грунтового водоносного горизонта, т.е.г., первоначальный уровень грунтовых вод в котловане, м; и k относится к коэффициенту проницаемости грунта, м / сут.

Для анализа притока воды внутри и снаружи котлована учитываются два условия, а именно: ①Если рассматривать ограждающую конструкцию как стену колодца, то весь котлован можно рассматривать как погружной неполный колодец, а приток воды за пределы котлована вдали от границы можно приблизительно рассчитать, используя нормативную формулу, представленную в Технических условиях JGJ 120-2012 [18].Что касается круглой или прямоугольной ямы с отношением длины к ширине менее 20, приток воды Q 2 рассчитывается по следующему уравнению [19]: где r 0 обозначает эквивалентный радиус котлован, м; рассчитывается согласно; А 0 - площадь котлована, м 2 ; h ′ - напор воды внизу центральной оси ограждающей конструкции, м; l - длина водозаборной части водоотливного колодца, м.②Конструкция корпуса и нижняя граница являются непроницаемыми слоями. В соответствии с условиями эксперимента по фильтрации по Дарси, распределение поля фильтрации на рисунке 3 упрощено до одномерного распределения поля потока, как показано на рисунке 4.



То есть в предположении, что грунтовые воды в карьерной -мерно течет в круглой стеклянной трубе и удовлетворяет закону потока Дарси, приток воды в котлован Q 1 теоретически рассчитывается следующим образом: где h обозначает высоту напора воды в котловане после осушения, м; л 1 - просадка грунтовых вод в котловане, м; л 2 - расстояние от уровня грунтовых вод до низа ограждающей конструкции после обезвоживания в котловане, м; l 3 - расстояние от низа ограждающей конструкции до непроницаемого слоя, м; и A , и L относятся к площади поперечного сечения фильтрационного поля, м 2 , общему объему фильтрации, м 3 , и среднему пути фильтрации, м, соответственно.

Одновременное решение получается из уравнений (1) - (11), а затем получается следующее уравнение:

Что касается реального карьера, то из уравнения (12) видно, что существует только одна неизвестная переменная в уравнении (12), то есть h ′, напор воды в нижней части центральной оси ограждающей конструкции внутри ямы. Этот напор воды в нижней части центральной оси ограждающей конструкции внутри котлована может быть получен итеративно, так что также можно получить радиус влияния обезвоживания в котловане и приток воды в котлован.

2.2. Расчет обезвоживания котлована в многослойном грунте при гидроизоляции ограждающей конструкции

Для расчета водопритока в котлован с учетом гидроизоляционного эффекта ограждающей конструкции в геологических условиях многослойного грунта для расчета принят метод расчета стратификации. водоприток каждого слоя почвы отдельно, и выполняется алгебраический расчет, чтобы получить общий приток воды в карьер.Вообще говоря, в настоящих котлованах много слоев почвы. Использование этого метода очень громоздко и требует много времени. Поэтому геологические условия многослойных грунтов упрощаются до единого пласта, а коэффициент проницаемости усредняется для расчета. Для иллюстрации этого метода используются три слоя почвы, как показано на рисунке 5.


Коэффициент проницаемости рассчитывается следующим образом: где, и обозначают толщину трех слоев почвы, соответственно, м, и,, и обозначают коэффициенты проницаемости, соответствующие трем слоям грунта, м / сут.

2.3. Теоретический расчет обезвоживания

В реальном проекте средний коэффициент проницаемости многослойных грунтов сначала получается в соответствии с уравнением (13), а затем с помощью уравнения (12) инженерные параметры заменяются и упрощаются для получения трансцендентного уравнения о ч ′. Это уравнение можно решить только с помощью компьютера, поэтому оно решается с помощью Matlab с использованием дихотомии. Путем ввода программы в Matlab можно получить напор h ′ в нижней части центральной оси ограждающей конструкции, а затем как глубину опускания уровня воды в точке колодца, так и радиус воздействия R затем можно получить грунтовый водоносный горизонт в котловане.

Из уравнений (8) - (11) уравнение для расчета притока воды Q 1 в карьер выводится следующим образом:

Приток воды отдельной скважины рассчитывается следующим образом [18]: где q 0 - водоприток отдельной скважины, м 3 / сут; r s - радиус фильтра, м; l - длина входной части фильтра, м; k обозначает коэффициент проницаемости водоносного горизонта, м / сут.

Количество водопонижающих колодцев рассчитывается следующим образом: в соответствии с Техническим кодексом Китая по контролю подземных вод в строительстве и муниципальном строительстве (JGJ / T 111-2016) [19], если уровень безопасности котлована под фундамент оценивается как в Уровне I и сложность котлована под фундамент оценивается как сложная, и тогда расчетный коэффициент ε в уравнении (16) принимает значение 1,2. Количество точек скважины получается из следующего уравнения: где обозначает расстояние между точками скважины, м; представляет собой окружность котлована, м; и n означает количество точек скважины.

Таким образом, расположение точек водоотливных колодцев в котловине под фундамент можно получить из предыдущих уравнений.

3. Практический пример обезвоживания котлована
3.1. Инженерный фон

Этот документ основан на глубоком котловане станции метро на линии метро Chengdu 6. Станция представляет собой подземную трехэтажную станцию-платформу на острове; его восточная сторона вплотную примыкает к торговому магазину, выходящему на улицу, который имеет 2-3 этажа кирпично-бетонной конструкции.Кроме того, с восточной стороны проложен туннель для силового кабеля 220 кВ, построенный традиционным методом добычи. Тоннель силового кабеля находится на расстоянии 1,4 м от боковой стены станции. Западная сторона станции метро вплотную приближается к частным домам и общественным магазинам на поверхности земли, а внешний край магазина на западной стороне находится на минимальном расстоянии 1,7 м от котлована. Станция представляет собой островную платформу шириной 13,0 м и стандартной шириной 22 в поперечном сечении.5 м, а его общая длина составляет 242,9 м с правой стороны и 222,1 м по левой стороне. Глубина почвы на его крыше составляет около 3,98 м, а глубина дна - около 26,64 м. Станция и окружающая ее среда показаны на Рисунке 6. В соответствии с гидрогеологическими условиями для этого проекта, на участке есть два типа подземных вод: один - это вода в слое обратной засыпки над слоем глины, а другой - поровая вода в четвертичном песчано-галечном слое.Первичное геотехническое исследование показало, что стабильный уровень грунтовых вод, измеренный на участке, составлял 5,00–6,40 м в октябре 2015 года, а подробное исследование показало, что в октябре 2016 года он составлял 5,40–6,70 м. Очевидно, есть небольшая разница в двух результатах по воде. таблицы, поэтому уровень воды на участке основан на результатах детального инженерно-геологического исследования. Геотехнические характеристики участка и их распределение также показаны в Таблице 1.


,6 3 2.55 × 10 −2


Последовательность пластов Название пласта Толщина пласта (м) (м) Коэффициент проницаемости грунта (см · с −1 ) Модуль сжатия (× 10 4 кПа)

Разное заполнение 0 8∼1,6 1,18 1,45 × 10 −3 2,8
Глина илистая 0,5∼2,3 1,17 5,79 × 10 −1 5,79 × 10 −5 9000 Глинистый ил 0,5∼1,2 0,73 1,74 × 10 −4 5,75
Песок мелкий 0,6179
5
Песок средний 0.3∼1,5 0,69 1,16 × 10 −2 5,5
Слои рыхлой гальки 1∼1,6 1,3 2,55 × 10
Слабоплотный галечный слой 1∼7.4 4,62 2,55 × 10 −2 23
Галька средней плотности
32
Слой уплотненной гальки Не просверлен Не просверлен 2,55 × 10 −2 43
3.2. Проектирование точек водоотливных колодцев

Поскольку станция метро с двух сторон расположена близко к магазинам и зданиям, а подземные трубопроводы плотно уложены в туннеле для силового кабеля и муниципальной канализации, других свободных мест для установки водоотливных колодцев за пределами территории нет. котлован.Поэтому, чтобы избежать воздействия обезвоживания на окружающую среду, скважины используются до нижнего уровня грунтовых вод внутри котлована до его выемки.

Подземные воды строительной площадки относятся к четвертичным, существующим в песчано-галечных поровых фреатических горизонтах. Толщина фреатического водоносного горизонта менее 30 м, а нижний этаж станции расположен в уплотненном слое гальки. Целью обезвоживания является понижение уровня грунтовых вод в котловане на 1 м ниже его дна, чтобы нормальное строительство станции метро могло осуществляться без грунтовых вод.Длина котлована открытым способом станции составляет 225 м, ширина - 24 м при соотношении длины к ширине 9,375 <20. Глубина котлована около 26,64 м. Для удобства расчета установлено 27 м. Диаметр водоотливного колодца 600 мм, а забой колодца на 3,5 м ниже, чем у станции. Длина фильтровальной трубы 2 м. Расстояние от низа фильтрующей трубы до водонепроницаемого слоя составляет 2 м, а устойчивым уровнем грунтовых вод считается 6 м.

Из теоретического проектирования и расчетов Раздела 2 известно, что вокруг котлована необходимо проложить 17 точек колодцев. Ссылаясь на Технический кодекс Китая по контролю подземных вод в строительстве и муниципальном строительстве (JGJ / T 111-2016) [19] и учитывая идеализированную ситуацию, в которой скважины можно легко пробурить вокруг карьера, водоотливные колодцы располагаются в такое же расстояние по котловану. После того, как колодец установлен в центре котлована, остальные 16 колодцев устанавливаются равномерно по внутреннему краю котлована.Поскольку это длинный и узкий котлован открытого типа, колодцы можно размещать по внутреннему краю длинной стороны котлована, а расстояние между ними составляет около 25 м. Конкретное расположение скважин внутри котлована под фундамент карьера показано на Рисунке 7.


3.3. Сравнение расчетов с учетом и без учета водонепроницаемости конструкции ограждения

В соответствии с Китайским техническим кодексом по контролю грунтовых вод в строительстве и муниципальном строительстве [18], если групповые колодцы упростить до больших, общий приток воды из точки незавершенных скважин в фреатическом водоносном горизонте, рассчитанные с использованием уравнений (3) и (4), заменяются следующим уравнением:

Параметры в уравнении (18) такие же, как и в формулах, указанных выше.Если гидроизоляционный эффект ограждающей конструкции не учитывается, то глубина уровня воды, пониженная точками колодца, выражается ниже:

Подставляя вышеупомянутые технические данные в уравнения (3) и (16) - (18), соответственно, получаем Видно, что приток воды из непокрытой скважины Q 3 в котлован составляет

.

Смотрите также