Чем опасны грунтовые воды
Влияние подземных вод на строительство
Чем опасны грунтовые воды для почвы и фундамента здания? Как защитить фундамент от воздействия агрессивных грунтовых вод и что будет если этого не сделать? Как наиболее эффективно произвести понижение уровня грунтовых вод? Об этом нам расскажут специалисты группы компаний «КС» и «ВММ» ― лидеры производства российского насосного оборудования.
Получить бесплатную консультацию
Как подземные воды влияют на качество почвы?
Избыточная влага меняет структуру почвы и провоцирует ее изменение. При этом каждый тип грунта имеет свой сценарий деформации:
Связные дисперсные грунты
Грунты, состоящие из отдельных частиц разного размера, имеют тенденцию менять свои характеристики при повышенной влажности. Поэтому суглинки, глины и супеси, намокая, становятся пластичными и подвижными. В отдельных случаях почва превращается в вязкую жидкость, которая не удерживает здания на поверхности, а засасывает их как трясина.
Несвязные дисперсные грунты
Пески и грунты, насыщенные щебнем, менее изменчивы под воздействием избыточной влаги. Они становятся чуть более подвижными, но опасность заключается не в этом. Такой грунт не «засосет» постройку, но может оказать негативное химическое воздействие.
Получить бесплатную консультацию
Когда содержащиеся в грунте минералы (каменная соль, гипс, кальцит, и прочие) размываются, в почве возникают пустоты. Сами вещества нарушают целостность фундамента зданий и сооружений, как бы «разъедая» их.
Просадочные и набухающие грунты
Контакт с водой просадочных грунтов разрушает их структуру, что приводит к схлопыванию полостей и резкой просадке почвы вплоть до полутора метров. Набухающие грунты впитывают влагу и неравномерно увеличиваются в объеме.
Уровень грунтовых вод
Уровень грунтовых вод ― отметка, на которой находятся грунтовые воды относительно поверхности земли, определяется методом бурения скважин или с помощью выкапывания небольшого котлована – шурфа.
Уровень грунтовых вод меняется в соответствии с рельефом участка и зависит от расстояния от водоемов. В течение года УГВ постоянно изменяется и достигает своего максимума в период весеннего таяния снегов. Вода может держаться на максимальной отметке до 10 дней. Осенние дожди также повышают уровень грунтовых вод. Зимой и сухим летом наблюдается самый низкий УГВ.
Заниматься изменением уровня грунтовых вод без предварительных инженерно-геологических изысканий небезопасно. Можно нарушить поверхностный сток атмосферных вод и спровоцировать заболачивание соседних участков. Отсыпание больших по площади участков щебнем и песком вызывает скопление влаги в основаниях грунта, плавуны и проседания почвы.
Агрессивные грунтовые воды
Мало того, что грунтовые воды значительно усложняют закладку фундамента и увеличивают стоимость работ, они еще и разрушают саму железобетонную конструкцию, негативно воздействуя на нее изо дня в день.
Получить бесплатную консультацию
Соли и кислоты, входящие в состав большинства грунтовых вод, разрушают бетонные основания зданий. Причем, для нанесения существенного вреда конструкции требуется менее десяти лет.
Воды называются агрессивными из-за входящих в их состав веществ, что является скорее нормой, чем исключением.
В зависимости от концентрации химических веществ, воздействующих на конструкции, воды разделяются на:
Выяснить, к какому типу относятся воды на вашем строительном участке, помогут сотрудники лаборатории при проведении инженерно-геологических изысканий. Даже небольшое содержание щелочей или сульфатов может разрушить бетонный фундамент из-за постоянного притока новых частиц в жидкости.
Как противостоять «агрессии» грунтовых вод?
Грамотное производство работ нулевого цикла позволяет защитить фундамент от воздействия грунтовых вод и продлить его жизнь. Для этого реализуют комплекс мер, включающих:
Группа компаний «КС» и «ВММ» производит насосное оборудование Борей и более 10 лет занимается водопонижением. Мы расскажем более подробно о возможностях иглофильтровых установок.
Водопонижение иглофильтрами
Снижение уровня грунтовых вод иглофильтровыми установками ― один из самых быстрых и эффективных методов водопонижения.
Устройство дренажной системы: рытье траншей и прокладка труб требует времени. Плюс процесс водопонижения увеличивается по срокам из-за того, что вода отходит из почвы самостоятельно. Это может занять несколько дней и даже недель. Для регулярного осушения почвы такая система вполне подходит, но если необходимо оперативно осушить строительную площадку, это целесообразно делать с помощью иглофильтровых установок.
Эжекторные иглофильтры
Иглофильтровые установки осушают большие строительные площадки в более короткие сроки. Для этих целей используются эжекторные иглофильтры, понижающие уровень грунтовых вод вплоть до 15 – 20 метров.
Получить бесплатную консультацию
Насос с циркуляционным баком размещается на поверхности земли выше уровня котлована. От него идет распределительный коллектор, через который вода спускается в эжекторы – водоструйные насосы, расположенные внутри второго снизу яруса иглофильтра.
Пройдя эжекторную насадку, водяной столб по внутренней цельной трубе поднимается вверх и создает в эжекторе вакуум. Это запускает механизм откачки грунтовой воды в циркуляционный бак. Затем вода из бака выкачивается обычными насосами.
Легкие иглофильтровые установки
Мобильные иглофильтровые установки — электрические весом до 700 кг и дизельные до 800 кг понижают уровень грунтовых вод до 5 метров. Легкий иглофильтр — это труба диаметром 40 мм при длине до 6,5 метров. На основании проекта водопонижения специалисты комплектуют иглофильтровую установку, состоящую из иглофильтров, насосных установок и станций водопонижения.
На количество комплектующих влияет площадь осушаемого участка и уровень грунтовых вод. Применение иглофильтровых установок дает возможность быстро осушить большую строительную площадку, котлован или траншеи и начать работы, не нарушая сроки. Регулярное водопонижение после возведения фундамента и окончания строительства традиционно осуществляется дренажными системами, но в чрезвычайных случаях может потребоваться откачка грунтовых вод иглофильтрами.
Группа компаний «КС» и «ВММ» производит самое известное в России насосное оборудование Борей и более 10 лет занимается водопонижением и сопутствующими работами на участках своих заказчиков. Наши специалисты работают на результат и всегда выступают за индивидуальный подход. Мы исходим из целей, потребностей и возможностей каждого отдельного заказчика и всегда находим максимально эффективное решение.
Получить бесплатную консультацию
Если у вас остались вопросы, или вы хотели бы получить больше информации о влиянии подземных вод на строительство — позвоните по номеру телефона, указанному на сайте или заполните форму обратной связи. Наши специалисты проконсультируют относительно водопонижения иглофильтровыми установками и помогут вам с выбором.
Чем опасны грунтовые воды
Перед началом строительства важно понимать, чем опасны грунтовые воды, и проверить их уровень на участке. Полученную информацию необходимо учитывать, выбирая оптимальный метод водопонижения. Качественная гидроизоляция защищает фундамент от разрушения и удлиняет срок службы конструкции.
В чем опасность подземных вод
Под слоем почвы находятся грунтовые воды, залегающие на разной глубине. Жидкость может скапливаться из-за частых осадков, высокой влажности или являться подземным источником. Чтобы строительство было успешным, нужно определить самую низкую и высокую отметку воды и выяснить ее происхождение.
Если начать строительство при высоких грунтовых водах, существует серьезная угроза того, что котлован будет затоплен, размыт, земля сделается рыхлой и потеряет несущую способность. Положение усугубляют водонасыщение грунты, которым относятся:
Глинистая и песчаная земля при сильном увлажнении теряет прочностные качества и становится непригодна для возведения фундамента. В такой почве часто формируются плывуны — скопление пылеватых песков, насыщенных влагой. Толщина вытянутого пласта варьируется от 2 до 10 м. Плывун в котловане сильно осложняет работу. Его вынос в яму приводит к неравномерной осадке почвы и разрушению близко расположенных зданий.
Серьезная опасность грунтовых вод заключается в их химическом составе. Нередко они являются агрессивной средой и разрушают стальные, железобетонные и бетонные конструкции.
Что делать?
Если обнаружены высокие грунтовые воды, котлован рыть нельзя. Вначале нужно выбрать способ водопонижения. Методика зависит от местности, особенностей рельефа качества грунта и подбирается индивидуально.
Самостоятельно определить уровень грунтовых вод и откачать их из траншей и ям сложно. Чтобы исключить риски, лучше обратиться к профессионалам. Компания «Водопонижение 812» использует передовые методики, современное оборудование и гарантирует качество работы. Услугу откачки грунтовых вод из котлована можно заказать на сайте в любое время.
Что такое грунтовые воды
Словосочетание «грунтовые воды» часто вводит читателя в заблуждения. К ним ошибочно причисляют все водоносные горизонты, которые находятся ниже уровня грунта, в том числе и верховодку. Геологическая энциклопедия дает четкое определение, которое легко запомнить – это подземные воды первого постоянного водоносного горизонта расположенного на региональном водоупорном слое. Они свободно перемещаются без напора, могут находиться в трещинах и порах пород.
Основные источники пополнения:
Незначительно грунтовые воды подпитываются за счет конденсации водяных паров, еще реже водой, которая поднимается из артезианских колодцев. Их объем напрямую зависит от количества дождей и снега. В засушливые сезоны они резко постепенно мелеют. Общий объем стока за долгосрочный период практически равняется объему инфильтрации. Колебание сезонного и многолетнего уровня грунтовых вод имеет амплитуду до 20 метров.
Основные массы грунтовых вод скапливаются в глинистых породах горных долин и низинных местностях. Они постоянно движутся в толще грунта и насыщаются минеральными веществами. На территориях с повышенной влажностью грунтовые воды приводят к их вымыванию, и как следствие, образованию пресных неплодородных грунтов. Минерализация зависит от геологического состава омываемых пород. В лесах вода пресная и вкусная, а в пустынях – горьковатая, соленая и непригодная для питья.
Нынешняя экологическая ситуация такова, что грунтовые воды повсеместно загрязнены продуктами сельского хозяйства, промышленности и жизнедеятельности человека. В безвыходных ситуациях их очищают различными фильтрами, установками и подручными средствами.
Чем чреват высокий уровень грунтовых вод на участке
Глубина залегания грунтовых вод влияет на возможность и успех капитальных строительных работ и прокладки подземных инженерных коммуникаций: водопровода, канализации, телефонных и электрических кабелей.
Близость грунтовых вод – это потенциальная причина постепенного разрушения наземных сооружений. Во время снеготаяния и обильных ливней она затапливает подвалы домов, погреба и цокольные этажи. Длительный контакт с избытком влаги приводит к разрушению дорожных полотен, проседанию зданий, целых кварталов и целых городов.
Отрицательно сказывается на современных мегаполисах и откачка подземных вод, которую проводят при массовой застройке. Опасная тенденция наблюдается по всему миру. Многомиллионный Пекин тонет со скоростью 11 см в год, но Калифорния его стремительно обгоняет, доходя до рекордных 40-60 см. Огромный вес зданий и опустошение подземных запасов воды, привело к тому, что почва сминается, словно выжатая губка.
Определение уровня грунтовых вод
Грунтовку нужно брать в расчет не только при масштабной стройке, но и при рытье колодцев и закладке домашнего сада. Самый низкий уровень наблюдается морозной зимой и сухой осенью. О близкой воде свидетельствуют влаголюбивые растения и деревья, обильная роса и туманы. Такие народные приметы использовались для поиска удачного места для закладки колодца. Колодец на грунтовой воде сильно подвержен загрязнению.
В идеале – пригласить команду гидрогеологов с дорогим оборудованием, которые за большие деньги нарисуют карту пролегания подземных вод всего участка с глубинами. Такой способ используют при строительстве крупных объектов. На своем участке это можно сделать дешевле и быстрее с помощью метода пробных скважин.
По периметру будущей застройки пробиваются простые скважины с помощью обычного садового бура глубиной до 3 метров. Если повезет, и углубления останутся сухими спустя несколько дней, можно смело начинать строительство. Скопление влаги на дне свидетельствует, что вода близко, и нужно провести подготовительные работы по ее отведению, или выбрать другой участок.
Не рекомендуется и запрещается строить в таких случаях:
Обильные атмосферные осадки превращают территории с высоким УГВ в непроходимые лужи и болота. Усугубляют ситуацию близкорасположенные в поверхности земли пласты глинистых пород. Под воздействием влаги образуется скользящий слой грунта, который легко передвигается, формируя опасные оползни.
Высокий уровень грунтовых вод – это распространенное явление, поэтому строители имеют в арсенале несколько действенных способов борьбы с ним.
Как снизить и отвести высокие грунтовые воды
Открытое водопонижение – это самый простой способ отвести воду с участка. Сначала копается котлован, и если со стенок и дна начинает поступать влага, ее накапливают в водосборных канавах, а затем откачивают. Вариант рабочий, но массовый забор грунтовых вод приводит к просадке грунта, поэтому прежде чем применять его, обязательна консультация специалиста.
На участках склонных к заболачиванию активно используются дренажные установки. Чтобы отвести воду, вокруг участка прокладывается траншея, куда будет постепенно выходить грунтовая вода. Затем ее откачивают и вывозят. Сложнее и дороже организовать трубный дренаж. Для него по всему участку в канавы закапываются специальные полимерные трубы с перфорированными стенками. Укладывать их нужно под уклоном в несколько градусов, чтобы вода самотеком уходила в подготовленные водосборники. Кроме труб придется поставить пескоуловители и смотровые колодцы, для удобного обслуживания системы.
Самый дорогой способ избавиться от грунтовой воды – это использование иглофильтровых установок. Трубы заглубляются в грунт вертикально и с помощью насосов выводятся на глубину 5-20 метров, в зависимости от типа установки. Конкретный способ понижения УГВ зависит от типа грунта и коэффициента фильтрации (скорость пропускания воды).
Признаки того, что на участке высокий УГВ
Ни один участок не застрахован от негативного влияния грунтовых вод. Чтобы вовремя предпринять меры и защитить здания, колодец и насаждения, владельцу нужно отслеживать их состояние. О близкой воде свидетельствует высокая влажность в доме, появление на стенках пятен сырости и колоний грибка. Большинство деревьев чахнет и засыхает из-за того, что корневая система постоянно находится в воде. Для растений и бетонного фундамента вредна не столько влага, как растворенные в ней соли.
Контакт с грунтовой водой приводит к появлению эттрингита, или как его еще называют «цементной бациллы». Постепенно цементное основание теряет свою прочность и разрыхляется.
Покупая дом нужно обязательно проверять состояние стен и пола подвальной части. Если использование мер снижения и отвода грунтовой воды на участке невозможно, строители рекомендуют возводить простые дома без подвала, а в качестве резервуара для хранения продуктов возводить не подземные погреба, а наземные хранилища в холме грунта.
SGround.ru
Сайт о фундаментах, их основаниях и морозном пучении грунтов
Грунтовые воды и их влияние на грунты основания
Как грунтовые воды влияют на фундаменты?
Оглавление
1. Введение
Как уже отмечалось в других статьях, касающихся морозного пучения грунтов, близость уровня грунтовых вод к фронту промерзания имеет решающее влияние на процессы пучения. Но грунтовые воды опасны не только этим – в теплое время года замачивание так же вызывает резкое снижение показателей физико-механических свойств грунтов по сравнению с сухим или умеренно влажным состоянием. Да и для самих конструкций грунтовая вода не лучший сосед, разберемся почему.
2. Влияние грунтовых вод на свойства грунтов основания
Все связные дисперсные грунты (суглинки, глины, супеси) ухудшают свои физико-механические характеристики при увеличении влажности. При малой влажности глинистые грунты находятся в твёрдом состоянии. С ростом влажности глинистых грунтов они переходят в пластичное состояние, удельное сцепление с и угол внутреннего трения φ закономерно снижаются за счет ослабления структурных связей и смазывающего действия воды на контактах частиц. При дальнейшем увеличении влажности она обычно достигает влажности на границе текучести и грунт разжижается, приобретая свойства вязкой жидкости.
[Глинистые грунты при увеличении влажности сильно снижают свои прочностные качества вплоть до перехода в жидкое состояние]
На несвязные дисперсные грунты (пески, щебенисты грунты) влажность влияет меньше, т.к. удельное сцепление в них практически отсутствует, а трение между частицами во многом обусловлено формой и характером их поверхности. Однако наличие воды в таких грунтах все же снижает внутреннее трение φ — до 20%.
[Пески и крупнообломочные грунты меньше подвержены влиянию влажности, однако и на них грунтовые воды действуют отрицательно, снижая внутреннее трение до 20%]
В твердой компоненте грунтов могут содержаться и растворимые в воде минералы: гипс, кальцит, каменная соль и др., а также органические вещества, которые под воздействием грунтовых вод растворяются ослабляя структурные связи или образуют пустоты.
Кроме того, существуют специфические грунты, которым контакт с водой противопоказан – это просадочные и набухающие грунты.
Просадочные грунты имеют крупные поры (макропоры) и низкую влажность и в сухом состоянии мало чем отличаются от обычных глинистых грунтов. Но после замачивания они быстро размокают, теряя структурные связи и под нагрузкой резко сжимаются за счет схлопывания пор — просаживаются. Иногда суммарная просадка основания при этом может быть очень велика до метра и более.
Набухающие грунты — глинистые грунты с большим содержанием гидрофильных глинистых минералов и малой влажность в природном состоянии. Поступающая в набухающие грунты влага поглащается поверхностью глинистых частиц, образуя гидратные оболочки. При первоначальном относительно близком расположении частиц, под действием гидратных оболочек они раздвигаются, вызывая увеличение объема грунта и подъем поверхности (почти как при пучении).
3. Агрессивность грунтовых вод
Большинство грунтовых вод являются агрессивной средой для стальных конструкций, то есть погруженные в них конструкции будут разрушены за сравнительно короткий срок: от 1 до 10 лет или даже быстрее.
Так же при определенном химическом составе грунтовые воды оказывают разрушающее воздействие и на бетонные и железобетонные конструкции. Грунтовые воды, способные разрушать цементные бетоны и растворы, называются агрессивными. Агрессивность их зависит от химического состава растворенных в них солей и кислот. Эти вещества попадают в воду из подземных естественных залежей или из отбросов производств. Поэтому агрессивные воды встречаются повсеместно.
Фото: Разрушение железобетонных конструкций под воздействием агрессивной среды
Агрессивность грунтовых вод по отношению к бетону оценивается по содержанию: бикарбонатной щелочности, водородного показателя pH, содержанию свободной углекислоты CO2, содержанию магнезиальных солей (в пересчете на ионы Mg), содержание едких щелочей (в пересчете на ионы K и Na) содержание сульфатов (в пересчете на ионы SO4), содержание едких щелочей (хлоридов, сульфатов, нитратов). Все эти показателю определяются в лаборатории при проведении инженерно-геологических изысканий.
Вода, даже с малым количеством вредных веществ, может оказаться опасной для бетона, так как вследствие непрерывного движения воды в грунте на бетон действуют все новые и новые частицы вредных примесей. Поэтому всегда при инженерно-геологических изысканиях следует производить химический анализ воды.
Во всякой воде имеется, хотя бы в ничтожном количестве, углекислота (СО2). Она может быть связанной (неактивной, неспособной вступать в какие-либо новые соединения) и свободной (активной). Связанная углекислота для бетона безвредна. Свободная (называемая агрессивной) углекислота вступает в реакцию с известью бетона и образует растворимые в воде соли.
В сильно загрязненной воде, при наличии в ней и свободной углекислоты (СО2), и сульфатов (S04), и хлоридов (Сl), и окиси магния (MgO), путем взаимодействия с бетоном образуются растворимые соли, и потому агрессивность воды зависит от совокупности всех этих примесей.
В сравнительно чистой воде при отсутствии хлора (Cl) и свободной углекислоты (СО2), при наличии солей магния (MgO) и натрия (NaO) в количестве, меньшем 60 мг/л, вредны растворы гипса, так как они ведут к образованию сложных солей («цементная бацилла»), которые увеличиваются в объеме и потому разрушают бетон. Весьма вредны примеси азотной и азотистой кислот и аммиака. Наоборот, кремнекислота в любом количестве безвредна.
По степени воздействия на конструкции, воды подразделяются на: неагрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные и сильноагрессивные (СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии).
Агрессивность грунтовых вод зависит не только от концентрации вредных веществ, но и от коэффициента фильтрации грунта (от скорости прохождения воды сквозь грунт).
[Агрессивное воздействие грунтовых вод зависит от способности вмещающего грунта пропускать воду (фильтровать) – чем быстрее грунт пропускает воду, тем агрессивнее она будет воздействовать на конструкции]
Для повышения устойчивости бетонов к агрессивному воздействию жидкой среды применяют; сульфатостойкие цементы; более плотные бетоны с марками по водонепроницаемости W6, W8, W10 и более; гидроизоляцию поверхностей конструкций; водопонижение (дренаж) (см. разделы 5,3, 9.3 и таблицы приложений СП 28.13330.2012).
4. Водоносные горизонты и верховодка
Часто под землёй существует несколько водоносных горизонтов: 2, 3 и более.
Вода задерживается при просачивании с поверхности над водоупорными (главным образом – тяжелыми глинистыми) грунтами и скапливается в водопроницаемых (крупнодисперсных, песчаных) слоях, которые в этом случае называются водоносными. Если водоносный слой находится под водоупорным, то вода в нижнем водоносном слое часто находится под давлением вышележащих слоев. Если в верхнем слое отрыть котлован, то вода поступит в него снизу под давлением и поднимется выше уровня, на котором она первоначально появилась.
Такие воды называются напорными, а уровень, до которого они поднимаются, – установившимся уровнем грунтовых вод. Этот уровень должен выявляться при инженерно-геологических изысканиях и учитываться при проектировании.
Верховодкой называют ограниченный по площади локальный участок водонасыщенных грунтов, расположенный над линзой водоупора (глины, промерзшие грунты). Как правило верховодка имеет небольшую площадь и толщу, залегает близко к поверхности, выше уровня грунтовых вод. Уровень воды в верховодке сильно реагирует на поступление атмосферных вод.
5. Уровень грунтовых вод
[Уровень грунтовых вод (УГВ) – глубина относительно поверхности земли или высотная отметка зеркала свободной поверхности воды в скважине или шурфе. Принимают показатель установившегося уровня, не меняющийся на протяжении как минимум 30 минут]
Наиболее точным способом определения уровня грунтовых вод является бурение скважин или откопка шурфа (небольшого котлована) до появления свободной поверхности воды («зеркала») и дальнейшее заглубление на 0,5-1,5 метра.
Уровень грунтовых вод не является горизонтальной поверхностью и обычно меняется вместе с рельефом, повторяя его в сглаженной форме – при подъеме рельефа УГВ тоже поднимается, но в меньшей степени.
При наличии на участке открытых водоемов УГВ вблизи водоема совпадает с отметкой дневной поверхности открытой воды и меняется вместе с ней, а при отдалении от водоема отличается в большую или меньшую сторону.
В течение года УГВ так же не стоит на месте и постоянно меняется. Наивысший уровень грунтовых вод в широтах с значительным скоплением снега зимой обусловлен инфильтрацией талых вод в весенний период. Второй, менее выраженный высокий уровень, приурочен к осеннему периоду дождей. Самый низкий уровень наблюдается летом и в конце зимы.
После зимнего минимума происходит резкий подъем УГВ при таянии снега. Продолжительность весеннего максимума часто не превышает 10 дней
Изменение рельефа при строительстве и планировке грунтов могут нарушать естественные процессы перераспределения и движения грунтовых вод, а, следовательно, изменять уровень грунтовых вод. Основными техногенными нарушениями являются:
Грунтовые воды находятся в постоянном движении, хоть это движение и медленное, и не заметное человеческому глазу, но оно непрерывно происходит как по вертикали, так и по горизонтали в сторону областей разгрузки (водоемы, низины, реки и т.д.).
6. Максимальный прогнозный (расчетный) УГВ
В качестве расчетных горизонтов грунтовых вод следует принимать их наивысшие уровни весной и осенью, а при наличии данных и в конце зимы
Если есть необходимость получить расчетный уровень грунтовых вод, то следует воспользоваться нормативной литературой. Например, «пособие к СНиП 2.05.02-85 По проектированию методов регулирования водно-теплового режима верхней части земляного полотна» раздел 3.
Расчеты громоздкие и здесь я их приводить не буду. Отмечу только что при выполнении инженерно-геологических изысканий в отчетах как правило указывают о возможности изменения УГВ на величину +/- 1,0 м от полученного при изысканиях положения. Реже колебания принимают +/- 0,5 или +/- 1,5 м.
[Таким образом за расчетный уровень грунтовых вод, как правило, следует принимать уровень на 1,0 метра выше чем тот что был получен замером при изысканиях.]
7. Капиллярное поднятие грунтовых вод
[Водонасыщенными являются не только грунты ниже уровня грунтовых вод, но и некоторая толща грунтов выше него – это слой капиллярного поднятия грунтовых вод]
За толщину слоя капиллярного поднятия воды принимается расстояние от уровня подземной воды со свободной поверхностью (в скважине) до отметки, где влажность глинистого грунта не превышает влажности на границе раскатывания.
[Влажность на границе раскатывания WР — соответствует влажности, при которой грунт теряет пластичность и переходит в твердое состояние. Граница раскатывания качественно соответствует такому состоянию, при котором жгут, раскатанный из грунта до диаметра 3 мм начинает крошиться на кусочки до 1 см длиной.]
Толщину слоя капиллярного поднятия называют морозоопасной «каймой» над уровнем подземной воды. Эта кайма зависит от состава и сложения грунта в природных условиях, и толщина ее колеблется в пределах от 0,3 до 3,5 м в зависимости от степени дисперсности грунта.
Капиллярное поднятие воды в грунтах происходит под действием поверхностной энергии минеральных частиц грунта и, следовательно, зависит от их удельной поверхности. Например, в песках круглых и средней крупности удельная поверхность частиц сравнительно небольшая, поэтому в этих песках почти не наблюдается капиллярного поднятия воды и вследствие этого отсутствуют деформации морозного пучения (они относятся к непучинистым грунтам).
Пески мелкие и пылеватые состоят из более мелких частиц по сравнению с песком крупным, и вследствие взаимодействия удельной поверхности минеральных частиц с водой капиллярное поднятие в природных условиях наблюдается на высоту от 0,3 до 0,5 м. В супесях высота капиллярного поднятия достигает от 0,5 до 1 м, в суглинах — до 1,5 м, в глинах — до 3 м.
Скорость передвижения воды по капиллярам значительно меньше, чем скорость подъема УГВ и обычно капиллярная кайма отстает от изменений УГВ.
Не все грунтовые воды имеют естественное происхождение. При прорыве водопровода локально водонасыщенные грунты при промерзании неравномерно вспучиваются, что вызывает серьезные повреждения зданий и сооружений.
8. Искусственное снижение уровня грунтовых вод (дренаж, водопонижение)
Для многих дачников и владельцев частных домов с подвалом вопрос снижения УГВ очень наболевший. Как можно справиться с высокими грунтовыми водами? – необходимо делать дренаж.
Дренажи бывают разных видов: горизонтальная система дренажных труб, вертикальный дренаж скважинами или иглофильтрами, открытый дренаж каналами и лотками и даже создание искусственных водоемов. Отток воды бывает естественным и принудительным – с помощью насосов.
[Дренаж в строительстве – в переводе на русский язык означает удаление/отведение воды. Иногда дренажом называют удаление воды с поверхности, но чаще речь идет об отводе грунтовых вод. Можно так же заменить термином «водопонижение»]
Главное при создании дренажа (водопонижении) это чтобы было куда отводить воду – необходимо такое место куда можно на длительный срок направить воду с осушаемого участка, не навредив при этом ни соседям и их постройкам, ни экологии.
Сток дренажных вод можно направить: в водосточную канаву за границей участка (если она есть), в ближайший водоем (если он не имеет рыбохозяйственного значения), в ливневую канализацию (если она есть), в сторону понижения рельефа (при наличии, и если там нет соседей).
Вообще в большинстве случаев дренаж выполнить реально. Это большая тема, требующая отдельного разговора, поэтому перенесем ее в отдельную статью.
9. Заключение
Глинистые грунты при увеличении влажности снижают свои прочностные качества вплоть до перехода в жидкое состояние. Пески и крупнообломочные грунты меньше подвержены влиянию влажности, однако и на них грунтовые воды действуют отрицательно.
В течение года УГВ не стоит на месте и постоянно меняется. Наивысший уровень грунтовых вод чаще всего наблюдается в весенний и реже в осенний периоды. Самый низкий уровень наблюдается летом и в конце зимы.
За расчетный уровень грунтовых вод, как правило, следует принимать уровень на 1,0 метра выше чем тот что был получен замером при изысканиях. Но водонасыщенными являются не только грунты ниже уровня грунтовых вод, но и некоторая толща грунтов выше него – это слой капиллярного поднятия грунтовых вод которая может иметь мощность до 3,5 м в зависимости от типа грунта.
Большинство грунтовых вод являются агрессивной средой для стальных конструкций, и довольно часто грунтовые воды оказывают разрушающее воздействие на бетонные и железобетонные конструкции.
Вывод — высоко расположенные грунтовые воды негативно влияют на характеристики большинства грунтов основания и часто оказывают агрессивное воздействие на сами конструкции фундаментов, да и выполнение строительных работ они сильно затрудняют, поэтому желанным гостем их никак не назовешь. При проектировании и строительстве этому обстоятельству следует уделять должное внимание, возможно Вам следует предусмотреть дренаж еще на стадии проектирования фундамента.