Водоотведение в просадочных грунтах
По степени просадки существует три типа просадочных грунтов:
- Просадка от собственного веса при замачивании водой составляет 0 - 50 мм.
- Просадка от собственного веса при замачивании водой от 50 до 200 мм.
- Просадка от собственного веса при замачивании водой от 200 мм.
При попадании в просадочные грунты сточных вод, которые обладают отличными от обычной воды характеристиками, грунты приобретают новые свойства. Сложные по составу сточные воды приводят к деформации грунта и его дополнительному уплотнению. Также изменяются структурные химические связи в просадочных грунтах, которые в исходном состоянии по сути являются неустойчивыми водородными связями.
В зависимости от кислотно-щелочного баланса сточных вод, сцепление между частицами грунта может как снижаться (при замачивании кислотными растворами), так и повышаться (при замачивании щелочными растворами).
Процесс просадки грунта от воздействия сточных вод связан с растворением и вымыванием легкорастворимых солей, что повышает пористость грунта и значительно увеличивает степень изменений. Поэтому при проектировании и строительстве водоотводящих сетей в просадочных грунтах необходимо строгое соблюдение технологического процесса.
Способы устройства водоотводящих сетей
Для просадочных грунтов I типа водоотводящие сети прокладываются по стандартной технологии, для II и III типа с дополнительными требованиями.
Обязательным условием перед началом прокладки водоотводящих сетей является организация поверхностного стока в пределах границ строительной площадки. Не следует допускать замачивания грунтов в понижениях рельефа, так как это приведет к изменению грунтов на отдельных участках и последующей деформации трубопроводов.
Прокладку водоотводящих сетей рекомендуется осуществлять в нижней части склонов или по тальвегам. Для предупреждения замачивания траншей атмосферными осадками в теплый период года, подготовку грунта и прокладку труб необходимо проводить в короткие сроки.
Прокладка водоотводящих сетей
Просадочные грунты I типа
В просадочных грунтах, которые относят к I типу, водоотводящие сети прокладывают по стандартам, принятым для непросадочных грунтов. Интервал между трубопроводом и основанием сооружений принимается от 5,0 м. При расчете интервала учитывается глубина просадочного слоя грунта и размер поперечного сечения трубы. в случае, если интервал менее 5 м, трубопроводы размещают в водонепроницаемом канале, уклон которого в сторону контрольного колодца составляет 0,02.
Просадочные грунты II и III типа
Прокладка водоотводящих путей в просадочных грунтах II и III типа осуществляется на уплотненный грунт глубиной 0,2 - 0,3 м ниже отметки дна траншеи, для предотвращения проседания. Если глубина просадки предполагается более 40 см, то необходимо устройство водоупорного основания, обработанного битумом или дегтем, с оборудованным дренажным слоем до 0,1 м толщиной, который будет отводить аварийные сбросы в контрольные колодцы. Расстояние между колодцами устанавливается 210 м. Также необходимо подобрать материал для трубопроводов (табл.1).
| Глубина просадки грунта | Разновидность трубопровода | Материал труб |
| до 40 см | Самотечные трубопроводы | керамические и железобетонные безнапорные |
| Напорные трубопроводы | напорные асбестоцементные, железобетонные, полиэтиленовые (при давлении свыше 1,0 МПа, стальные) | |
| более 40 см | Самотечные трубопроводы | керамические диаметром до 260 мм, напорные асбестоцементные и железобетонные |
| Напорные трубопроводы | стальные и напорные полиэтиленовые и чугунные | |
Необходимо учитывать минимальное расстояние расположения трубопроводов от фундаментов зданий и сооружений (табл.2). При этом учитывается диаметр трубы и глубина слоя просадочного грунта.
| Расстояние, (м) | D трубы, (мм) | Глубина слоя, (м) |
| 7,5 | 300 | 5 - 12 |
| 10 | от 310 | 5 - 12 |
| 10 | 300 | от 12,2 |
| 15 | от 310 | от 12,2 |
Для осуществления технического обслуживания и для контроля водонепроницаемости трубопроводов на всем протяжении водоотводящих сетей устраивают смотровые и контрольные колодцы. Основания под колодцы уплотняют на глубину до 1 м, стены и дно колодца выполняют водонепроницаемыми в местах, которые находятся ниже уровня трубопроводов. Внутреннюю поверхность стен колодцев обрабатывают горячим битумом для повышения водонепроницаемости.
Соединение трубы и колодца выполняется с зазором 20 см и уплотняется эластичным наполнителем, который компенсирует просадку между стенками колодца и трубопроводом.
Водоотводящие сети, расположенные в просадочных грунтах, необходимо периодически проверять на водопроницаемость. Для этих целей самотечные трубопроводы наполняют водой в течение 24 часов, а напорные - под давлением в течение 12 часов. Смотровые колодцы во время испытаний наполняют водой и следят, чтобы уровень воды не понижался в течение суток.
Так как просадочные грунты чувствительны к изменению влажности грунта, запрещается сливать воду на рельеф после промывки или опрессовки трубопроводов.
Проектирование водоотводящих систем на просадочных грунтах
Для снижения или полного устранения деформаций оснований на просадочных грунтах проводят следующие мероприятия:
- замачивание нижних пластов грунта с последующим глубинным уплотнением;
- уплотнение с помощью глубинных взрывов с заранее проведенным замачиванием нижних пластов почвы;
- контролируемое замачивание;
- прошивка пласта различными видами свай, а также столбами или лентами из почвы, закрепленной химическими, теплотермическими или иными методами;
- применение водозащитных технологий, снижающих вероятность природных подтоплений и повышения уровня грунтовых вод.
Чтобы повысить несущую способность грунтов и снизить возможность деформации при прокладке водоотводящих сетей при просадочных пластах более 7,5 м проводят их уплотнение с помощью предварительного замачивания или глубинных взрывов.
На таких грунтах водоотводящие сети проектируют исходя из неравномерности просадок грунтов при размещении на них наружных сооружений. При этом следует учитывать типы просадочности:
- I тип просадочности - учитывать просадку замоченного грунта от внешних нагрузок.
- II тип просадочности - учитывать деформацию от неравномерной просадки грунта под действием собственного веса.
При прошивке пластов просадочных грунтов сваями проектируют полный охват всех слоев как просадочных, так и иных видов грунтов, которые способны изменять свои свойства при замачивании. Основания свай должны упираться в более плотные слои, содержащие скальные, крупнообломочные или песчаные породы высокой и средней плотности.
Водозащитные мероприятия, которые рекомендуется проводить для повышения просадочных характеристик грунтов в поверхностном слое, включают в себя:
- уплотнение грунта с помощью его утрамбовки в месте зоны деформации;
- создание водоупорного слоя в основании сооружения;
- увеличение плотности и снижение сжимаемости грунтов при последующем замачивании;
- использование глинистой почвы для оборудования грунтовых подложек с периодическим уплотнением и заменой просадочного грунта в месте зоны деформации.
Для надежности водозащитных методов следует дополнительно устанавливать предохранительные устройства в сооружениях аварийного сброса сточных вод. При наполнении контрольных колодцев необходимо откачивать жидкость, предупреждая ее попадание в зону деформации оснований. Если позволяют местные условия, воду сбрасывают на рельеф вдали от застройки.
Сооружения очистки, имеющие вертикальное расположение, проектируют на жестком фундаменте. Если в расчетных характеристиках таких сооружений предусматривается крен, площадь фундамента увеличивается, а центр тяжести сооружения опускается.
Емкостное оборудование, которое имеет подземное исполнение, проектируется по податливым, комбинированным или жестким конструктивным схемам, где податливая конструктивная схема предполагает применение специальных устройств. Такие устройства приспособлены к изменениям конформации грунта и неравномерным деформациям оснований. Открытое емкостное оборудование проектируют по жесткой конструктивной схеме.
