Открытая Наука | Ученые СПбГАСУ предложили способ снижения
Проект ведет
Интеллектуальный партнер
Формирование намывных территорий включает в себя погружение стального шпунта в плотный водоупорный грунт. Однако в процессе погружения могут возникнуть перекосы, из-за которых нарушается водонепроницаемость стыков и устойчивость конструкции в целом. Ученые Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета предложили способ, позволяющий избежать перекосов и повысить надежность конструкции. Статья об этом опубликована в журнале Soil Mechanics and Foundation Engineering, индексируемом Scopus.
«Работы по намыву территории начинаются с возведения ограждения. Затем контур из стального шпунта послойно заполняют привозным грунтом, который подают по трубопроводам. После формирования такого участка для возможности строительства зданий и сооружений выполняют уплотнение грунта либо микровзрывами, либо падающими трамбовками, либо вибрационными способами (виброфлотация), устраивают щебеночные сваи», — рассказал заведующий кафедрой технологии строительного производства Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета Антон Гайдо.
1.Схема стенда для изготовления оболочек из рулонированной стали в вертикальном положении
2.Транспортировка готовой оболочки к месту установки
Вместе со своими коллегами, профессорами кафедры технологии строительного производства СПбГАСУ Владимиром Верстовым и Антониной Юдиной, А. Гайдо предлагает внедрить другую технологию и, тем самым, повысить надежность ограждения. Данная технология активно применяется при сборке резервуаров для нефтеналивных комплексов.
3.Схема установки оболочки специально оборудованным плавсредством на щебеночное основание акватории
4.Схема устройства стыков между оболочками из рулонированной стали с применением шпунтовых элементов
«В створ сооружения погружают предварительно собранные на стендах стальные оболочки большого диаметра, которые в дальнейшем заполняют грунтом. Оболочки предварительно собирают на стендах, расположенных вблизи от места их заглубления, а далее доставляют плавстредствами к месту установки и погружают в створ будущего ограждения», — объяснил ученый.
5.Схема по устранению крена при вибрационном погружении оболочки
6.Схема возведения зданий и сооружений на искусственном острове
Погружение тонкостенной стальной оболочки должно проводиться посредством виброударного режима. Оболочка будет равномерно заглубляться под собственным весом. Шпунт при таких условиях сложно погрузить без завалов стенок, разрывов замков.
На изобретение А. Гайдо и В. Верстова оформлен патент. Авторы рассчитывают привлечь внимание научной общественности к отечественным технологиям и расширить спектр их применения. Намыв территории — это актуальное, востребованное современными реалиями направление развития городских пространств. Благодаря новому предложению ученых это направление будет развиваться более интенсивно.
ДРЕНАЖ СООРУЖЕНИЙ • Большая российская энциклопедия
Авторы: Э. М. Добров
Конструкция траншейных дренажей: а – типовая конструкция; б – щебёночно-трубная в обойме из геотекстиля; в – щебёночная в обойме из геотекстиля; г – с дренажной трубой в оболоч. ..
ДРЕНА́Ж СООРУЖЕ́НИЙ (франц. drainage – осушение), сеть открытых или закрытых каналов (траншей), подземных труб (дрен) или колодцев (скважин), предназначенных для сбора и отвода грунтовых вод от сооружений или понижения их горизонтов, а также осушения (или предотвращения избыточного увлажнения) территорий, отведённых под городскую или пром. застройку. Применение Д. с. позволяет повысить прочность грунтов и несущую способность оснований зданий и сооружений, устойчивость подпорных стенок и природных склонов, а также земляного полотна аэродромных покрытий, автомобильных и железных дорог, защитить здания и сооружения от проникновения воды и др. Осушающее или перехватывающее действие дренажа заключается в том, что заглублённая в грунт ниже уровня грунтовых вод траншея или труба отводит просачивающуюся из прилегающего массива грунта воду, тем самым осушая его.
Различают открытые и закрытые системы Д. с., которые устраиваются соответственно в виде: открытых или закрытых лотков, канав траншей, заглубление дна которых определяется глубиной запроектированного понижения уровня грунтовых вод; открытых или закрытых дренажных призм у сухих откосов дамб и плотин, песчано-гравийных подготовок под облицовками каналов; дренажных штолен и галерей; врезных или присыпных поверхностных откосных конструкций из дренирующих песчаных и щебёночных грунтов или бестраншейного горизонтального трубчатого дренажа в мокрых дорожных выемках и т. п.
Закрытый Д. с. (рис.) состоит из уложенной в траншею (канаву) дрены, т. е. трубы (керамической, асбестоцементной, бетонной, полимерной и др.), в стенках которой имеются малые отверстия или пропилы для приёма воды. Чтобы труба не засорялась (не заиливалась грунтом), её обычно окружают пористой щебёночной или гравийной засыпкой, которая далее последовательно перекрывается сначала крупнозернистым, а затем среднезернистым песком, что обеспечивает соблюдение принципа работы обратного фильтра, т. е. постепенного уменьшения крупности зерён и коэф. фильтрации засыпки по мере удаления от дрены по направлению к верху и стенкам траншеи. Все дренирующие слои в траншее перекрываются сверху уплотнённым глинистым грунтом (т. н. глиняным замком), уложенным иногда на полиэтиленовую плёнку для лучшей изоляции (рис., а).
Для упрощения технологии в конструкции Д. с. используют разл. тканые и нетканые материалы на основе синтетич. волокон (т. н. геотекстили), существенно снижающие потребность в дренирующих песчаных и щебёночно-гравийных грунтах и одновременно препятствующие процессу заиливания отверстий в дренажных трубах. Так, щебёночно-гравийная засыпка может быть полностью заключена в обойму из фильтрующего (рис., б) геотекстильного материала. При малом объёме водопритока в дрену также возможно использование аналогичной конструкции, но без дренажной трубы (рис. , в). Применение геотекстильного материала в качестве оболочки вокруг дренажной трубы в ряде случаев позволяет полностью исключить использование щебня или гравия и заменить их песком (рис., г).
Д. с. закрытого типа предохраняют от промерзания, а выходы вод из них защищают от образования наледей. Отвод воды из дренажных систем производится таким образом, чтобы не образовывался подпор грунтовых вод.
В зависимости от схем расположения дренажных устройств в плане по отношению к дренируемой территории и источникам поступления к ним дренажных вод различают системы Д. с.: пластовую, пристенную и кольцевую. Пластовый Д. с. устраивают в виде т. н. фильтрующей постели, укладываемой в основании защищаемого сооружения непосредственно на водоносный грунт и гидравлически связанной (трубами или фильтрующим материалом) с трубчатой дреной, расположенной с наружной стороны фундаментов на расстоянии не менее 0,7 м от плоскости стены защищаемого сооружения. Пластовый Д. с. полностью защищает сооружение не только от подтопления грунтовыми водами, но и от увлажнения капиллярной влагой; широко применяется при защите подземных сооружений, возводимых на слабопроницаемых грунтах, а также при дренировании трасс теплосети, попадание влаги в которые, даже в капиллярной форме, недопустимо. Пристенный Д. с. состоит из дренажных труб с фильтрующей обсыпкой, уложенных на водоупорный грунт с наружной стороны защищаемых сооружений; применяется в тех случаях, когда основание защищаемого сооружения располагается на водоупорном грунте. Кольцевой дренаж устраивают по контуру защищаемого здания или участка, на котором размещён ряд сооружений. Действие кольцевого дренажа основано на понижении уровня грунтовых вод внутри защищаемого контура, что предохраняет от подтопления подземные сооружения и части зданий. Кольцевой дренаж может создаваться после возведения сооружений, в отличие от пластового, который устраивается одновременно с их строительством.
Для надзора за работой ответственных дренажных сетей, а также при значит. длине сборных коллекторов в местах соединений нескольких сетей и у перепада уклонов устраиваются контрольные колодцы.
Гидроизоляция в экспансивных глинистых грунтах
Катастрофа обвала: Экспансивный глинистый грунт является смертельным врагом для стен фундамента, таких как этот, которые обрушились в результате расширения грунта на фундамент строения.
В большей части Америки почвы ведут себя не так, как предпочли бы подрядчики и домовладельцы; они не стоят на месте и ведут себя прилично. Чем больше глины вы найдете в почве, тем больше почва будет расширяться и сжиматься по мере того, как почва впитывает воду и впоследствии высыхает.
Результирующее смещение может составлять всего несколько дюймов, но фундамент, не рассчитанный на такое смещение, будет уязвим для нарушения конструкции и потенциально катастрофических проблем с гидроизоляцией.
Обширные глинистые почвы наиболее распространены в Джорджии, Техасе, Колорадо, Калифорнии и Дакоте, но их следы можно найти в большинстве частей страны.
Подрядчики, которые понимают природу расширяющейся глинистой почвы, могут принять меры на начальном этапе строительства дома, чтобы смягчить вероятное воздействие глины. Но часто это не так. Рост затрат на строительство и стремление удерживать цены на жилье на низком уровне могут создать искушение срезать углы, и когда это происходит, результатом могут стать дорогостоящие меры по исправлению положения в будущем.
Крошечные частицы глины невидимы невооруженным глазом, но они поглощают воду с огромной эффективностью и в результате увеличиваются в несколько раз по сравнению с нормальными размерами. Так же эффективно, как они расширяются, они сжимаются, когда почва высыхает, и частицы выделяют воду для испарения.
Представьте себе хрупкие, растрескивающиеся остатки грязной лужи после того, как солнце последовало за дождем и высушило землю, и вы в значительной степени поняли идею. Теперь представьте ту же растрескивающуюся почву, расширяющуюся и сжимающуюся вокруг фундамента дома, и нетрудно представить себе три серьезные проблемы:0005
- Расширяющийся грунт оказывает давление на стены фундамента дома, что может привести к их изгибу внутрь и/или растрескиванию, становясь уязвимыми для просачивания воды.
- Сжимающийся грунт может создать зазор между стеной фундамента и обратной засыпкой, позволяя воде стекать вниз и оседать вдоль основания стены фундамента.
- Вода, просачивающаяся между грунтом и фундаментом, может попасть под плиту, делая подвал восприимчивым к повреждениям от водяного пара и плесени.
Подрядчики, работающие в некоторых штатах, наиболее пострадавших от обширных глинистых грунтов, обсудили наиболее эффективные шаги — как активные, так и реактивные — для решения проблем с гидроизоляцией, создаваемых такими грунтами.
Глинистый грунт расширяется неравномерно, поэтому, когда он расширяется достаточно, чтобы сдвинуть фундамент дома, разные части фундамента будут перемещаться по-разному. Вероятный результат — растрескивание, чаще всего в углах окон и дверей, в стенах, гаражных плитах, дорожках и подъездных дорожках.
Внешние стены уязвимы для движения из-за расширения глины, а полы из бетонных плит могут быть повреждены дождевой водой, поливом ландшафта или протечками водопровода.
Простое, но дорогостоящее решение – засыпать гравием или другим неподвижным грунтом. Если стены фундамента изолировать от движения грунта, проблема решена.
К сожалению, это часто непомерно дорого, поэтому многие решения включают в себя поддержание постоянного уровня влажности обширной глиняной засыпки.
Вот несколько довольно простых способов сделать это:
- Используйте капельное орошение для полива деревьев и растений, сводя к минимуму количество воды, впитываемой в почву. Также рекомендуется избегать деревьев и кустов в пределах 10 футов от дома, потому что они имеют тенденцию поглощать воду и высушивать почву. Это также предотвращает растрескивание стен фундамента корнями.
- Установите желоба и водосточные трубы так, чтобы вода отводилась подальше от дома. Грунт вокруг фундамента также должен быть наклонен в сторону от дома.
- Уплотнить грунт вокруг фундамента. «Уплотнение обратной засыпки имеет ключевое значение», — сказал Трой Мардесен, вице-президент компании Mardesen Construction Services, расположенной в Денвере.
Mardesen часто сотрудничает с компанией AAA Waterproofing из Денвера при выполнении работ по фундаменту жилых домов. Кэти Монарез, менеджер по жилым домам AAA, сказала, что методы предотвращения проблем с гидроизоляцией довольно просты, но могут возникнуть сложности из-за работы с инженерами, которые могут не понимать, что почва может отличаться от дома к дому.
«Все они имеют свои собственные стандартные детали дренажа, которые они указывают, — говорит Монарес, — и все, что мы делаем, соответствует спецификации инженера».
Monarez предпочитает барьеры на водной основе от Tremco, такие как Tuff ‘N’ Dry и Watchdog h4. «Они безвредны для окружающей среды и не содержат растворителей», — сказала она.
Мардесен добавляет, что обычно он устраивает наружный водосток по всему зданию, чтобы вода отводилась от фундамента.
В западном Техасе обширные глинистые почвы настолько распространены и сложны, что лишь немногие дома строятся с подвалами.
Том Уизерспун — основатель S&W Foundation, подрядчик в этом районе. Он говорит, что подвалы можно строить на обширных глинистых почвах, если принять надлежащие меры предосторожности.
«Мы видели несколько фундаментов, которые были повреждены экспансивной глиной, — признает он, — но во всех случаях, когда нам приходилось их ремонтировать, это был плохой проект. У них не было должной гидроизоляции снаружи. У них не было дренажа и гравийной разделительной полосы, и из-за этого у них были проблемы.
«Если бы у них были правильные гидроизоляционные мембраны, и они особенно тщательно отливали эти стены, и установили дренажную систему, и следили, чтобы она не заилялась позже, с гравием посередине, чтобы сохранить гидростатическое давление. подальше от подвала, они были бы в порядке. Но они этого не сделали».
Изогнутые стены представляют собой особенно сложную проблему ремонта, которую, по словам Уизерспуна, он пытается решить, компенсируя неудачи первоначального подрядчика.
«В большинстве случаев, где мы могли, мы раскопали снаружи и установили то, что нужно было сделать в первую очередь», — сказал Уизерспун. «Бывают случаи, когда вы не можете копать из-за прилегающей конструкции, но везде, где мы можем, это самый эффективный способ сделать это. В ситуациях, когда стена прогибается из-за всей этой силы, мы используем армированный углеродом барьер внутри и применяем его к стене, чтобы стена больше не прогибалась». (Дополнительную информацию см. в разделе Fixing Failed Foundations в летнем выпуске этого журнала за 2008 год.)
Часто Уизерспун обнаруживает, что изогнутые стены были построены из неармированных бетонных блоков, и ремонт одного изогнутого звонка может стоить домовладельцу до 50 000 долларов. Уизерспун говорит, что традиционные методы ремонта не только дороги, но и часто не нужны.
«Вы удаляете огромное количество грязи, — говорит он. «Но как только вы это сделаете, вы берете заднюю часть стены и чистите ее водой. Это гидроизоляционный маршрут».
Чем лучше и дешевле? «Другой путь — просверлить отверстие под домом или прямо за стеной с одной стороны на другую, вставить перфорированную трубу и слить воду». — сказал Уизерспун. «Последний подход намного дешевле и работает 99 процентов времени».
«Это зависит от той области, над которой вам нужно работать, и от объема того, что вам нужно сделать», — сказал Уизерспун. «В некоторых случаях это просто вода. В других случаях стены изогнуты на три-четыре дюйма. Тогда у вас есть проблема не только с гидроизоляцией, но и со структурой».
Глинистые почвы расширяются при намокании и сжимаются при высыхании. Это движение может разрушить блочный фундамент. К счастью, следуя нескольким основным принципам, это можно устранить.
Деформация, конечно же, вызвана насыщенным керамзитом. Но засушливые условия могут быть такими же плохими.
Фред Маршалл, владелец расположенной в Далласе компании Advanced Foundation Repair, сказал, что видел много случаев, когда вода стекала под фундамент, а затем поднималась и проходила через подвальные этажи.
«Обычно мы снижали уровень грунтовых вод, прокладывая канализацию вокруг дома для перехвата воды», — сказал Маршалл. «Как только вы снизите содержание воды в доме, вы, как правило, решите проблему».
Атланта известна своей красной глиной, и Майк Троттер, владелец компании Trotter Co., базирующейся в Атланте, за 40 лет работы в этом бизнесе столкнулся с большим количеством проблем с гидроизоляцией, вызванных глиной. Его решения обычно включают зачистку подвала до голых бетонных стен и пола.
«Мы начали это, может быть, 15 лет назад, — сказал Троттер. «До этого мы просто вырезали пол и устанавливали систему, а стены оставляли готовыми. Что касается защиты подвала от затопления, то это сработало отлично. Но часто в этих стенах росла плесень».
Перед отделкой Trotter настаивает на установке пароизоляции на наружных стенах, а также часто устанавливает дренажную систему под полом. Это дорого, но он настаивает на том, что все, что меньше, — это плохая услуга для покупателя.
Вывод? Системы гидроизоляции в экспансивной глинистой почве требуют тщательного проектирования и установки. Уплотнение, дренаж и озеленение играют важную роль в поддержании постоянного уровня влажности обратной засыпки. И этот постоянный уровень влажности является ключом к предотвращению множества проблем.
Наружная гидроизоляция и дренаж. Что можно и чего нельзя делать
Не допускайте попадания воды в фундамент — это хороший способ предотвратить ее просачивание в подвал.
Сеймур, Коннектикут
—
12 декабря 2012 г.
Не допускайте попадания воды в фундамент — это хороший способ предотвратить ее просачивание в подвал. Тем не менее, этот полезный метод не является единственным решением для ремонта влажного подвала. Компания Basement Systems изложила несколько советов по снижению нагрузки на дренажный насос с помощью этих советов по гидроизоляции фундамента.
Что вызывает утечку фундамента?
Фундамент дома имеет все шансы на успех со дня его постройки. Когда дом выкапывается, чтобы освободить место для стен фундамента, между внешним краем стены фундамента и землей вокруг него остается пространство. Затем этот участок засыпают выкопанной землей, создавая участок рыхлой, распушенной земли. Эта земля обладает большей впитывающей способностью, чем невскопанная почва вокруг нее, и из-за этого вокруг вашего дома создается ложный уровень грунтовых вод. В большинстве дворов, когда идет дождь, непосредственно вокруг фундамента собирается больше воды, чем где-либо еще.
По мере накопления этой воды она оказывает давление на стены фундамента. Эта вода будет проходить через стены фундамента любым доступным способом – через трещины в стенах фундамента, пол подвала или подвального помещения, или, чаще всего, через стык пола стены фундамента. Кроме того, вода может проникать через пористый бетон и цементный раствор, попадая в подвал или подполье в виде сырости и влажности.
Чтобы решить эту проблему, по возможности не допускайте попадания воды в зону вокруг фундамента. А когда это невозможно, эту воду необходимо удалить.
Профилирование грунта фундамента
В течение нескольких лет вынутый грунт вокруг фундамента начнет оседать. При этом он создаст во дворе «провал» по краю фундамента, в который будет собираться вода от дождя и снега. Это способствует скоплению воды вокруг вашего фундамента и еще больше усугубит вашу проблему. Если грунт вашего фундамента наклонен в сторону вашего дома, рекомендуется добавлять землю до тех пор, пока уклон не отойдет от дома (это называется «выравнивание»). Почва должна быть плотной, желательно глинистой. Добавление песка и мульчи будет сливать воду прямо через фундамент и вокруг него, что в конечном итоге усугубит проблему воды в фундаменте. Также важно убедиться, что почва не доходит до сайдинга. Четырехдюймовый зазор между линией почвы и сайдингом гарантирует, что он не сгниет и не станет тропой для термитов и муравьев-древоточцев, стремящихся проникнуть в ваш дом.
Занавесные водостоки
Если двор дома расположен у подножия крутого холма или склона, то шторные водостоки часто устанавливаются где-то вдоль края уклона. Занавесные водостоки создаются путем рытья траншеи во дворе на некотором расстоянии от фундамента. После выкапывания в эти траншеи укладывается труба. Камень покрывает трубу и заполняет территорию, выглядя как каменная полоса во дворе. Хотя эти дренажи являются эффективным способом ограничения скопления воды во дворе, они не предотвращают попадание воды в фундамент с других направлений вокруг дома, а также не препятствуют попаданию воды в фундамент с неба или проходу через землю под ним. утечка. Короче говоря, это плохой способ сохранить подвал сухим. Вода будет продолжать скапливаться вокруг фундамента и все еще может легко проникнуть в ваш подвал. И хотя навесные водостоки предотвращают скопление на короткое время, эти водостоки могут быстро забиваться грязью и корнями и не являются надежной первой линией защиты для гидроизоляции подвала.
Водосточные трубы и желоба
Если желоб забит листьями и мусором, он не сможет выполнять свою работу за вас. Обязательно выполняйте плановое техническое обслуживание, чтобы убедиться, что он работает бесперебойно и правильно в любое время, и, если возможно, они экранированы, чтобы предотвратить засорение дренажа листьями. Однако после того, как водосточные желоба заработали должным образом, вы можете заметить вторичную проблему; вода, которая проходит через ваши водосточные трубы, выбрасывается прямо на ваш фундамент! Если это так, обязательно продлите водосточные трубы как можно дальше от фундамента.
К сожалению, удлинители водосточной трубы считаются немодными. Причина этого в том, что установка одного означает добавление неприглядных труб или других приспособлений в нескольких точках вашего дома. Эти трубы не только уродливы, но и представляют собой опасность споткнуться и создают постоянные и неприятные хлопоты при стрижке газона. Покупка утопленного удлинителя водосточной трубы или удлинителя, который можно заглубить, не забивая мусором, будет удерживать воду из водосточных труб подальше от фундамента, не мешая красоте или доступности двора.
Решение для гидроизоляции фундамента
Выравнивание грунта фундамента и удлинение водосточной трубы, безусловно, помогут предотвратить попадание воды в ваш дом, но, в конце концов, лучший способ сохранить подвал постоянно сухим — это установить систему гидроизоляции подвала вдоль внутри вашего подвала или подвала. Если у вас вообще есть какие-либо утечки внутри, то лучшие в мире водосточные трубы и классификация грунта фундамента не остановят сильный ливень от затопления вашего подвала. Обязательно установите систему гидроизоляции внутреннего периметра, такую как WaterGuard от Basement System — новшество в старомодных французских водостоках.