Грунтовые воды. Что делать с грунтовыми водами?

Ранее мы говорили о том, что ваш проектировщик должен детально изучить особенности местности, в которой вы решили строить дом (см. статью Геология участка. Геологическое исследование участка). Особое внимание при этом стоит уделить изучению гидрогеологических условий (уровень подземных вод).

Подземные воды образуются главным образом за счет просачивания атмосферных осадков, вод рек, озер, водохранилищ и пр.

Основными типами подземных вод являются:

• верховодка,
• грунтовые безнапорные воды,
• напорные (артезианские) воды.

Верховодкой называют воду, находящуюся на глубине 2-3 м от поверхности земли над водоупорным слоем. В местах, где водоупорный слой кончается, верховодка также исчезает, стекая в нижележащие пласты водопроницаемых пород (песков, трещиноватых известняков и др.). В засушливую погоду, а также зимой верховодка обычно исчезает.

Грунтовые безнапорные воды — это подземные воды, находящиеся выше первого водонепроницаемого слоя пород. Основным источником их образования являются атмосферные осадки. Уровень таких грунтовых вод сохраняется на той глубине, на которой они появились, так как напор в грунтовых водах отсутствует.

Напорные (артезианские) воды находятся между двумя водоупорными пластами. При устройстве котлована такие воды поднимаются выше того уровня, на котором они находились.

Принципиальная разница между верховодкой и грунтовыми безнапорными водами заключается в том, что верховодка в зависимости от погодных условий может то появляться, то пропадать. В то время как грунтовые безнапорные воды находятся в грунте постоянно на одном и том же уровне. Именно эти воды необходимо отводить от участка при строительных работах.

Напорные воды наоборот вряд ли помешают: их необходимо использовать для водоснабжения коттеджа.

При проведении инженерно-геологических изысканий определяют:

• наличие подземных вод,
• их характер,
• химический состав,
• ожидаемые водопритоки (количество воды и скорость наполнения котлована, траншеи и пр.).

Наличие подземных вод в слое породы определяется бурением разведочных скважин.

Проводить подобные изыскания необходимо по ряду причин:

- во-первых, потому что подземные воды в ряде случаев изменяют свойства грунта. Например, глинистые сланцы при попадании воды теряют устойчивость. Насыщенные водой пески легко отдают воду и требуют предварительного осушения. Тонкозернистые пески с примесью илистых частиц способны удерживать воду и превращаться в плывуны. Некоторые глины при увлажнении набухают и тяжело разрабатываются.

При расчете проектно-сметной документации важно учитывать этот момент. Потому что в противном случае, в процессе строительства может моментально увеличиться стоимость нулевого цикла (в частности, разработка и устройство котлована): необходимо будет привлекать дополнительную технику и рабочих, увеличивать сроки проведения работ, нести не запланированные расходы.

-во-вторых, при наличии подземных вод, грунт становится рыхлым, теряет свои первоначальные свойства, в том числе несущую способность. Это означает, что могут возникнуть непредвиденные просадки грунта. Что в свою очередь, ведет к неравномерному проседанию фундамента. Как следствие - возникновение трещин и разрушений.

-в-третьих, при наличии подземных вод, при устройстве фундамента может произойти «вымывание» бетона. То есть при постоянном контакте воды с бетоном, из бетона вымывается цемент. Это приводит к тому, что материал, из которого выполнен фундамент, становится неоднородным. Поэтому готовый фундамент не может нести расчетную нагрузку.

Таким образом, для того, чтобы обеспечить прочность и долговечность вашему фундаменту в частности и дому в целом, необходимо удалять подземные воды (понижать уровень подземных вод) со строительной площадки.

В частном строительстве для понижения уровня подземных вод применяются следующие методы:

1. Открытые способы водопонижения (поверхностный водоотлив);
2. Закрытые способы водопонижения:
   1. Устройство дренажей (безтрубные и трубные);
   2. Водопонижение с помощью легких иглофильтровых установок;
   3. Водопонижение с помощью эжекторных иглофильтровых установок.

На выбор метода понижения уровня подземных вод влияют следующие факторы:

• размеры и форма сооружаемого котлована;
• водопроницаемость грунта;
• необходимая глубина водопонижения;
• продолжительность водопонижения;
• условия движения грунтовых вод до начала работ;
• наличие рядом с котлованом уже имеющихся сооружений.

Таблица 1 Условия понижения грунтовых вод

Итак, суть всех методов понижения воды одинаковая – собрать подземные воды с поверхности или из глубины грунта и удалить со строительной площадки с помощью различных приспособлений.

При поверхностном водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки, откуда откачивается насосами. В мелкозернистых грунтах водосборные канавы, а иногда и откосы котлована загружаются песчано-гравийной смесью, которая служит хорошей водопроводящей средой, предохраняющей канавы и откосы от оплывания. Водосборные канавы устраивают обычно глубиной до 1,5 м. Ширина канав по дну делается не меньше 0,6 м, а откосы обычно крутизной 1:1,5 (то есть при глубине траншеи 1 м, ширина, на которую будет отходит откос, составит 1,5 м).

Схема открытого водоотлива

Стрелками показано направление движения воды.

Устройство дренажей - один из способов закрытого водопонижения.

Применяют следующие виды дренажа:

- безтрубные дренажи – глубокие траншеи, которые заполнены фильтрующим материалом (хворост, щебень, крупный песок, камень).

Наполнение в безтрубных дренажах устраивается из нескольких слоев заполнителя различной крупности. Для изоляции дренажа от проникания поверхностных вод, сверху дренажная траншея забивается водонепроницаемым слоем (глина или глина, смешанная с песком) толщиной 0,5 м.

Для предохранения наполнителя от загрязнений между ним и водонепроницаемой забивкой прокладывается слой мха или торфа.

- трубные дренажи из полимерных труб. Такие трубы должны быть перфорированными (вдоль трубы устраиваются отверстия в необходимом количестве для проникновения грунтовых вод в трубу) и гофрированными (для сохранения формы и объема). Дренажная труба укладывается в грунт на глубину 1,5-2 м.

Схема трубчатого дренажа

 1 – местный грунт; 2- мелкозернистый песок; 3 – крупнозернистый песок; 4 – гравий; 5 – труба; 6 – уплотнительный слой.

При монтаже трубного дренажа следует устроить смотровой колодец. Смотровые колодцы следует устанавливать в местах поворота труб и коллекторов, изменения уклона и диаметра труб, впадения труб в закрытые коллекторы, а также в местах, необходимых для промывки дренажных линий. Смотровые колодцы необходимо устраивать для периодической очистки и осмотра дренажных труб.

Схема смотрового колодца

1 - труба; 2 - дренажный колодец; 3 - грунт; 4 - дно колодца; 5 - крышка колодца.

Легкие иглофильтровые установки применяются для понижения уровня грунтовых вод на глубину 4-5 м. Такие установки представляют собой трубу, на конце которой находится иглофильтр. Лёгкий иглофильтр при помощи резинового шланга и вакуумного коллектора присоединяется к насосу, расположенному на поверхности.

Схема легкой иглофильтровой установки

 1 – труба; 2 – муфта; 3 – иглофильтр (перфорированная труба); 4 – защитная фильтровальная сетка; 5 – наконечник; 6 – воздушно-промывная труба; 7 – форсунка; 8 – пробки; 9 – воздушные краны; 10 – воздушный трубопровод; 11 – водоотделитель; 12 – клапан; 13 – поплавок; 14 – тройники; 16 – трубопровод; 17 – водокольцевой вакуум-насос; 18, 19 – регулировочные краны; 20 – манометры.

Для понижения уровня воды на большую глубину использую двух - трехъярусные установки.

Эжекторные иглофильтровые установки состоят из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками, распределительного трубопровода (коллектора) и центробежных насосов. Эжекторные водоподъемники, помещенные внутри иглофильтров, приводятся в действие струей воды, нагнетаемой в них насосом через коллектор.

Схема эжекторной установки с циркуляционным резервуаром

Из схемы видно, что вода, выбрасываемая из иглофильтра, поступает в лоток и затем сливается в циркулярный резервуар. Из резервуара часть воды вновь засасывается насосом, остальная часть сбрасывается насосом или отводится самотеком за пределы строительной площадки.

Как видно из таблицы 1, именно эжекторные иглофильтры позволяют понизить уровень подземных вод до 20 м.

Хотелось бы обратить ваше внимание, что вам не следует самостоятельно проводить геологические изыскания участка и проектировать способ водопонижения. Изучение геологии участка – достаточно тонкий вопрос и это лучше доверить профессионалу (см. статью Геология участка. Геологическое исследование участка).

В данном случае ваша задача заключается в том, чтобы составить техническое задание на проект в проектной организации, которую вы выбрали.

Далее непосредственно сам проектировщик оформит заявку на проведение инженерно-геологических изысканий. Подобные изыскания могут проводиться как специалистами проектной организации, которая создает вам проект, так и сторонней организацией. Важно, чтобы у этой организации была лицензия на проведение инженерно-геологических изысканий. Также возможен вариант, когда в проекте будут использованы уже готовые изыскания данной территории. Такую информацию возможно получить в Управлении земельных ресурсов.

Еще раз хотелось бы подчеркнуть, что вам не стоит беспокоиться по поводу организации проведения геологических изысканий. Ответственность за получение корректных данных по вашему участку лежит на проектировщике! Потому что, в случае, если с построенным коттеджем в течение 20 лет что-нибудь случится (например, дом просядет, потому что была не правильно рассчитана несущая способность грунта и наличие грунтовых вод), то проектировщик, который создавал этот проект, будет отвечать в соответствии с Гражданским кодексом Украины.

Только после получения данных инженерных изысканий о вашем участке, ваш проектировщик скажет, какой способ водопонижения будет максимально эффективен в данной ситуации. Также рекомендуемый способ водопонижения будет указан в проектно-сметной документации. Этими рекомендациями будет пользоваться та строительная организация, которая будет осуществлять строительные работы на вашем участке.

Список использованной литературы:

1. Кнаупе В. Устройство котлованов и водопонижение / Пер. с нем. М.Ф. Губина; Под ред. В.Н. Бурлакова и В.В. Сорокина. – М.: Стройиздат, 1988. – 376 с.
2. Справочник мастера-строителя. Гл.ред. Казачек Г.А. – Редакция научно-технической литературы. Минск, 1955.
3. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты. Под общ. ред. М.И. Смородинова. М., Стройиздат, 1974, 372 с.
4. Физдель И.А. Дефекты и методы их устранения в конструкциях и сооружениях. – М.:Изд-во литературы по строительству, 1970.