Какая вода мешает жить (про УГВ, верховодку, дренаж, водоотведение и т. д.)

За последнее время на форуме прибавилось много участников. Ожидается и дальнейшее пополнение с наступлением весны. Весна приносит не только тепло, но и неприятности связанные с водой. При обращении форумчан и при дальнейшем обсуждении тематики иногда происходит непонимание из-за различных трактовок, казалось бы, общеизвестных понятий. К тому же при ссылках на сайты, статьи и телевизионные программы попадают в поле зрения и вредные для дальнейшего понимания текстовые и графические материалы. Речь идет не о различных мнениях, а об искажении основных устоявшихся десятилетиями понятиях. Попытаюсь в нескольких сообщениях помочь нашему диалогу.

В начале о неприятных водах, которые мешают нам жить. Разделим их на два крупных понятия – поверхностные воды (сток) и подземные воды.

Поверхностные воды появляются на рельефе (ландшафте) в период весеннего снеготаяния, дождей, полива растений, смыва грязи с дорожных и др. покрытий, перелива через дамбы, плотины и берега естественных русел в период паводка. Поверхностные воды это не верховодка. Объем поверхностного стока можно посчитать по СНиП 2.04.03-85 или по методикам ВОДГЕО. Для расчета стока ручьев и рек обычно обращаются к гидрологам. Но можно в не опасных случаях и самим. Надо умножить площадь живого сечения потока на скорость. Скорость определить по плывущей щепке, а площадь по геометрии русла. Ошибка обеспечена, но для расчета диаметра трубы (с запасом) пойдет. Надо сказать, что расчеты гидрологов часто бывают предметом шуток. Если дать посчитать площадку нескольким гидрологам, то получим несколько различных данных. Причина - обилие коэффициентов и исходных данных. Очень грубо, для средней полосы величина стока от 6-8 до 30-35 л/сек с гектара. Но при участках до 1 га обычно закладывают конструктивные размеры труб и водопропускных сооружений. И это при условии, что чужой (транзитный) сток через вас не идет. При оценки весеннего половодья я обычно вспоминаю на какую землю ложился снег. На промерзлую – сток преимущественно будет скатываться в естественные тальвеги и русла, на не промерзшую значительная часть пойдет на инфильтрацию (поглощение) в грунт.

Поверхностные воды отводят ливневой канализацией, а не поверхностным дренажем, как многие считают. Термин поверхностный дренаж появился после целого ряда не технических, а подстрочных переводов с западноевропейских языков – там он допустим. У нас все строительные нормативы его не применяют. Переводилась, как правило, не техническая, а рекламная продукция. Поэтому и основной просчет поставщиков – продают не технологии водоотведения, а материалы и конструктивные элементы.

Отводят поверхностный сток открытыми каналами (бетонными, полимерными и из композиций) и открытыми канавами в грунте. А принимают сток или точечными водоприемниками (по дорогам, площадкам и от крышевых стояков) или фронтальными каналами. Наиболее популярные – Гидролика, Хауратон, МЕА, но можно и а/ц трубу в распил пустить. Для предотвращения засорения системы устанавливают пескоуловители или осадочные камеры. Необходимое условие водоотведения – грамотная организация рельефа (вертикальная планировка). Особенно это важно для установки фронтальных каналов.

Самыми сложными для отведения воды от участков застройки являются поверхностные воды, которые находятся в замкнутой бессточной зоне – в блюдце. Это допустим территория в окружении дороги в насыпи, «поднятого» участка соседей и окружающего приподнятого рельефа.

Объем поверхностного стока обычно на порядок больше чем дренажных вод.

Избавлятся от них перекачкой не выгодно и по единоразовым вложениям и по эксплуатационным затратам. Организация поглощающих емкостей возможна, но требует отличных гидрогеологических условий. Да и в этом случае нужно организовать аварийный сброс. Обычно, в таких случаях, требуется тщательная нивелировка и поиск коротких путей к возможному самотечному сбросу – через удлинённые подземные водопропуски и канавы.

На практике, такие участки при продаже остаются последними, существенно дешевеют и находят своих покупателей в другой ценовой нише. А потом или подсыпай или всё, что сказано выше.

Если с поверхностным стоком своевременно не разобраться он инфильтруя под дневную поверхность преобразуется в подземную воду.

Подземная вода это осторожный термин геологов, если при написании отчетов по вашим участкам они не привлекали гидрогеологов. Всего различают около десятка видов подземных вод, но для инженерной подготовки вашей территории достаточно знать три – капиллярная вода, грунтовая вода, верховодка.

Капиллярная вода формируется в зоне над грунтовой водой и называется капиллярной каймой (другие случаи не рассматриваем). Находясь в этой зоне элементы конструкций могут намокать. Высота каймы зависит от фракционного состава пород, температуры воды и уровня её минерализации.

Далее сведения о высоте каймы (капиллярного поднятия) в различных горных породах (из книги Климентова П. П. … «Динамика подземных вод»):

Песок крупнозернистый 0.02-0.04

Песок среднезернистый 0.12-0.35

Песок мелкозернистый 0.35- 1.20

Супесь 1.2 - 3.50

Суглинок 3.5 – 6.50

Глина 6.5 - 12.00

Избавится от капиллярной воды просто – дайте прослойку щебня, которая сразу разорвет капиллярный подъем. Предотвратить смешивание щебня с окружающим грунтом легко с помощью геотекстиля.

Грунтовая вода легко определяется при изысканиях. Можно и самим классифицировать грунтовую воду (ГВ) по следующим признакам. ГВ имеет временной режим (весна, лето …) по уровню и расходам, ГВ имеет определенную зону питания и разгрузки (оттока) т. е. есть направление грунтового потока. ГВ, как правило, распространена в песках, супесях и легких суглинках. Грунтовая вода может быть и в более тяжелых породах при наличии в них гнёзд, прослоек из щебня, дресвы, гальки, песка. ГВ бывают напорные и определяются по разнице появившегося и установившегося уровня грунтовых вод (УГВ). Обычно, максимальный уровень ГВ через 2-3 недели после схода снежного покрова. Но бывает, что подтопление идет со стороны регулируемых водохранилищ при их наполнении и за нижними бьефами плотин. При проведении геологических изысканий, в отчете должен быть указан появившейся, установившейся и расчетный уровень грунтовых вод. Если вы сами хотите определить УГВ то можете это сделать или ручным узким развед буром или отрывая шурфы.

УГВ при этом меряют хлопушкой или штангой бура. Ручные буры «Геолог» выпускают в Питере или их можно найти на стационарных буровых установках. Их там используют в качестве вспомогательного оборудования.

На ответственных объектах, в сложных гидрогеологических условиях применяют геофизические методы обследования. При любом раскладе кроме стартовых знаний надо иметь фантазию, что бы понять, что природа повторяется, но редко.

Понижение ГВ поддается расчету. В качестве исходных данных нужны данные по коэффициенту фильтрации (Кф); данные по гидрогеологии участка, требования к уровню ГВ растений и заглублённых сооружений.

Дополнительные требования по исходникам вам подскажут специалисты по дренажу. Спасение от ГВ – дренаж. Но если УГВ на границе допустимого пытайтесь выйти из положения дополнительными не столь затратными мероприятиями.

 

Надо уменьшить риск подтопления. Но об этом в разговоре о «верховодке», там он более актуален. Удалена ссылка Надо осознать, что дренаж затратное мероприятие. Подходить к нему с мыслью «на чем бы сэкономить» (камни вместо труб; керамзит вместо щебня; изогнутая труба вместо колодца; стеклоткань вместо ГТ и т. д.) это означает поплатится в последствии. Вскрывать пазухи и рыть траншеи после 5-10 лет эксплуатации участка накладно. Благоустройство выполнено, крупномеры развили корневую систему. А дренаж имеет одно неприятное свойство – работает в течение нескольких лет даже если выполнен с ошибками. Правильно выполненный дренаж работает 50 лет и дольше.

Если про дренаж для УГВ крупными мазками – он бывает открытым (канавы) и закрытым (трубы). Открытая канава может собирать ГВ, если уровень воды в ней меньше чем уровень грунтовой воды. Но применяется открытый дренаж крайне редко. Слишком земля дорога стала. Что мы часто именуем придорожные канавы дренажем, то это только для поднятия её престижа. А закрытый дренаж, хоть и дорог и требует эксплуатационных затрат, но при ГВ эффективен. Основные типы дренажей для понижения грунтовых вод:

- кольцевой (не путать с пристенным) дренаж подземных сооружений. В настоящее время применяется редко. Что бы обеспечить необходимое понижение в центре контура кольцевого дренажа (на макушке депрессионной кривой) приходится значительно заглублять дрену. Это в свою очередь негативно влияет на технологию и объемы земляных работ и понуждает увеличивать расстояние от оси дрены до уступа фундамента.

- пластовый дренаж. Незаменим в сложных гидрогеологических условиях и при напорных грунтовых водах. Выполняется в сочетании с фундаментной плитой в виде слоев (сверху вниз): гидроизоляция, щебень, крупнозернистый песок. Возможны варианты и использование геокомпозитов. Используется в сочетании с пристенным дренажем.

- систематический дренаж. Применяется при организации водопонижения значительных площадей. Выполняется в виде параллельных дрена с расчетным шагом выполнения.

- лучевой дренаж. Широко применяется при дренировании существующих садово-парковых зон. Выполняется в виде ряда собирательных колодцев связанных между собой коллектором, направленным в сторону сброса.

В собирательные колодцы направлены лучи – дрены. Направленность и длина этих лучей должна обеспечивать безопасность существующей корневой системы.

Здесь не приведена информация по вертикальному дренажу, дренажу мелкого заложения, лучевому дренажу с выполнением горизонтального бурения и другим редко применяемым типам.

Верховодка. Наиболее противоречивый вид подземных вод. Если инфильтрационная вода, проникая под землю натыкается на линзу слабо проницаемой породы и стоит на ней – это верховодка. Если вода собирается в траншеи для прокладки коммуникаций это верховодка. Если через 2-3 года эксплуатации в подвал начинает проникать влага, а кругом только глина или плотный суглинок это верховодка накопилась в пазухе здания. В слоях фракционной подготовки под лентами фундаментов, подпорными стенками,

отмостками, дорожными покрытиями может собираться верховодка. Верховодка в основном техногенна, т. е. мы сами её порождаем. Если участок у вас с «0» уклоном или в виде блюдца – вода может насытить верхний растительный слой и остановится на плотных покровных суглинках или глине это тоже она родимая. Источники воды для верховодки: инфильтрация паводковых и ливневых вод, неумеренный полив, утечки из коммуникаций, водные объекты: прудики, каскады, фонтанчики. Спасение от верховодки в профилактических мерах и в дренаже.

Профилактика: выполнение вертикальной планировки (организации рельефа); устройство отмостки с перекрытием всей ширины пазуха; тщательное послойное уплотнение обратных засыпок при оптимальной влажности; устройство ливневой канализации с отводом крышевых вод.

Если и после этих мероприятий водный режим вас не устроит – тогда дренаж.

Пристенный дренаж.

Дренаж при верховодке располагается в самой зоне распространения этих вод, но не под конструкциями. Для устранения верховодки от подвальных и цокольных помещений ось дрены относится от уступа фундамента на 1.6 -2.4 метра, в зависимости от угла внутреннего трения грунта и величины заглубления дна дренажной траншеи под отметку заложения фундамента.

Отметку заложения дрены (верховую) назначают на 5-10 см ниже уровня пола подвала (цоколя). А при наличии под полом большой фракционной прослойки то в её отметках. Уклон трубы – 0.005. Колодцы на каждом повороте, при смене диаметра или уклона, перепадах и через каждые 40 п. м.

Если поворотов много нормы разрешают колодцы ставить через один поворот. Но я бы рекомендовал ставить взамен этого колодца скрытую глухую камеру – допустим одно ж\б 70 –ое кольцо. Тогда не будет проблем с промывками, а то часто разбивают струёй фасонину поворотов. Трубы подбирают по кольцевой жесткости от SN-4 до SN-9 с учетом агрессивности.

Гидрогеологических и гидравлических расчетов при верховодке не выполняют, а потому диаметры устанавливают конструктивно от 100 до 150 мм. Можно не забывать про а\ц трубы (если нет сульфатной агрессивности).

Для дренирования траншей и каналов коммуникаций от верховодки применяют сопутствующий дренаж. А для дренирования детских, спортивных площадок, дорожек и отмосток – дренаж мелкого заложения. Пока всё.

 

КОГДА НУЖЕН ДРЕНАЖ

При обустройстве садово-парковой зоны и огорода, строительство дренажа диктуется агрономическими требованиями. Определитесь, какие культуры вы готовитесь сажать. Каждая из них определяет свои условия к залеганию грунтовых вод. При этом в северных районах Подмосковья, в низинных участках, а так же в условиях повышенной минерализации грунтов эти условия более ужесточены. За ориентир можно брать следующие значения залегания грунтовых вод от поверхности:

яблоня - 2.0 – 2.5 метра

вишня, слива - 1.5 – 2.0 метра

ягодные кустарники (смородина,

крыжовник, малина) - 1.0 – 1.5 метра

газон - 0.5 метра

Окончательное решение о строительстве дренажа принимается с учётом химического состава солей содержащихся в грунтовых водах, динамики уровня грунтовых вод в течении вегетационного периода и всего года.

При проведении строительных работ дренаж может быть рекомендован в следующих случаях:

1. Необходимости защиты от подтопления подвальных и цокольных помещений, коммуникационных каналов, технологических приямков.

2. Защиты строительных конструкций от агрессивных грунтовых вод.

3. Реконструкции существующих объектов при появлении деформаций, вызванных пучинистостью.

4. Применение при строительстве зданий и сооружений архитектурно – планировочных и конструктивных решений, провоцирующих устойчивую динамику повышения уровня грунтовых вод.

5. При опасности всплытия сооружений, когда подъёмная сила превышает вес сооружения.

Рассмотрим каждый из этих случаев:

1. Строительство дренажных систем для защиты от подтопления подземных сооружений производят в следующих случаях:

- когда разница отметок пола подвала и уровня грунтовых вод менее 0.5 метров.

- при расположении подвалов во влажных глинах или суглинках, при необходимости избегать повышенной влажности по условиям эксплуатации помещений.

- при возможности образования верховодки в зоне, прилегающей к объекту.

При защите локальных понижений (лифтовые шахты, технологические приямки)

целесообразно применять усиленную гидроизоляцию из полимерных, минеральных и органических материалов.

2. Если изыскания и лабораторные данные указывают на агрессивность

грунтовых вод по отношению к бетону или металлу, необходимо

провести экономическое обоснование на выбор варианта защиты

строительных конструкций. В качестве альтернативных дренажу

вариантов рассматривают усиленную гидроизоляцию.

При экономической целесообразности устраивают дренажную

систему.

3. В процессе эксплуатации сооружений, из-за нарушения баланса грунтовых вод (технические утечки воды, неисправность водосливов, нарушение конструкций отмосток и т. д.) часто происходит водонасыщение пучинистых грунтов. Последующие сезонные деформации могут быть устранены преимущественно путём строительства дренажа.

4. На стадии проектирования зданий, сооружений, рельефа и элементов благоустройства можно выделить инженерные решения провоцирующие подтопление участка:

- отсутствие водоотвода с кровли и лотковой отводящей сети.

- строительство «глухих» подпорных стенок препятствующих разгрузке грунтовых вод или верховодки.

- устройство периметральных бетонных ростверков ограждений, образующих импровизированную «стену в грунте», существенно снижающую отток поверхностных и грунтовых вод с участка.

- организация на участке открытых водоёмов без противофильтрационных экранов или использование для этих целей не эффективных материалов.

- наличие на участке замкнутых (бессточных) зон или безуклонных участков.

- выполнение обратных засыпок грунтом с повышенным (по сравнению с местным) коэффициентом фильтрации или без послойного уплотнения.

Влияние этих факторов на повышение уровня грунтовых вод не

равнозначно и оценивается с учётом конкретных условий объекта.

5. Расчёты на всплытие ёмкостных сооружений (резервуары, технологические ёмкости, бассейны) проводят при проектировании этих сооружений. В случае необходимости производят пригрузку или анкеровку сооружения.