Опасности строительства при высоком уровне грунтовых вод

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

На форуме есть очень хорошая тема
Какая вода мешает жить (про УГВ, верховодку, дренаж, водоотведение и т. д.).
Автор темы, Евгений Муравьев, помог очень многим на форуме, к сожалению, он уже не с нами, умер около двух лет назад.

Так как в строительстве все взаимоувязано, то хотелось продолжить его тему, показав связь между гидрогеологическим состоянием участка (тем, что и как на участке с водой), и нюансами выбора фундамента, а также показать опасности, которые могут привести к необратимым последствиям.

Высокий уровень подземных (в том числе грунтовых) вод (далее УПВ и УГВ) является опасным фактором, значительно усложняющим строительство. Степень опасности во многом зависит от грунтов основания. Вначале рассмотрим случай, когда основание двухслойное, первый слой – насыпной грунт (водоупор), второй слой – водонасыщенный песок (см. рис. 1).

 

Очевидно, что наиболее вероятным основанием будет служить слой ИГЭ-2 (водонасыщенные пески), т. к. передавать нагрузки на насыпной грунт в этом случае категорически нельзя.

Чтобы понять, какой тип основания, и какой тип фундамента здесь применить, нужно разобраться в свойствах и особенностях поведения водонасыщенных песков.

Подобные ситуации рассматривались в темах

Фундамент на водонасыщенных пылеватых песках
Фундамент на мелком водонасыщенном песке
Строительство на торфе и прочих слабонесущих грунтах – 3

 

Если обобщить, и несколько литературно обработать имеющиеся научные данные и представления, то можно сказать, что свойства и особенности поведения водонасыщенных песков могут приготовить ряд опасностей для неподготовленного застройщика. Постараюсь их описать простым понятным языком, без излишней перегруженности специальными терминами.
Опасность №1. Разжижение грунтов
Разжижение грунта - процесс, в результате которого возникает потеря прочности и жесткости водонасыщенных грунтов при динамических воздействиях (землетрясениях, взрывах, вибрациях).
Вероятность разжижения грунта уменьшается по мере увеличения плотности грунта. Больше всего разжижению подвержены водонасыщенные рыхлые пески (см. табл. 1).

 

Важно понимать, что разжижение грунта – это не мифическая угроза, это реальная угроза, которая является причиной катастрофических разрушений. Даже если на вашем участке нет значительных сейсмических нагрузок, нужно понимать, что проблемы могут возникнуть даже от забивки свай (в основном проблемы будут у соседа) или динамики от проходящей рядом железной дороги.


Авария дамбы на реке Свирь в 20-е годы прошлого века является ярким примером разжижения песка. Разрушение произошло от динамических воздействий при взрывном дроблении пород в карьере на расстоянии 200 метров от дамбы. В результате явления разжижения песка дамба потеряла устойчивость и расплылась под углом 4 градуса к горизонту.

Таким образом, вероятность разжижения грунтов необходимо детально оценивать расчетным путем, учитывая все возможные динамические нагрузки.

 

Опасность №2. Переход в плывунное состояние

Плывуны – это, как правило, песчаные и супесчаные водонасыщенные грунты (часто воды напорные), переходящие в разжиженное состояние под механическим воздействием, при вскрытии котлованами и другими выработками.

Плывуны крайне опасны, передавать нагрузки на них категорически нельзя! Важно понимать, что не каждый водонасыщенный грунт является плывуном. Возможность перехода грунта в плывунное состояние должна быть достоверно установлена в процессе инженерно-геологических изысканий, а не браться из досужих сплетен старожилов.

Темы, затрагивающие плывуны:
Подошва фундамента на поверхности плывуна
Результаты геологии – плывун
Провал грунта недалеко от фундамента, или дом на плывуне

 

Опасность №3. Гидравлическое разрушение основания
Как известно, пески очень хорошо проводят воду, их коэффициент фильтрации может быть 100 м/сутки и более. В то же время сцепление песков близко к нулю. Эти свойства песка в сочетании с движением подземных вод (из-за разности напоров) приводят к суффозионному выносу частиц грунта, размыву и т. д. Неконтролируемое развитие этих процессов приводит к неравномерным деформациям и даже разрушениям грунтового основания. В случае наличия напорных вод возможно непосредственное разрушение вышележащего водоупорного слоя грунта.
Таким образом, при высоком УПВ/УГВ в обязательном порядке необходимо выполнять фильтрационные расчеты и проектировать защиту от разрушения основания подземными водами.
Наверно, стоит дополнить - в том случае, если Вы хотите построить хороший, надежный, качественный и современный дом. Тем, кто считает, что "диды строили безо всякых ращетов, и я построю" - тому читать и делать ничего не надо.

 

Что такое фильтрационные расчеты и как это выглядит:
Основными задачами фильтрационных расчетов, являются определение удельного и общего расхода фильтрации, положения кривой депрессии и оценка фильтрационной прочности грунтов основания.
Очень упрощенно – сколько водички будет просачиваться, сколько впитается, и что от этого будет.

Основными методами фильтрационных расчетов являются а) гидромеханические; б) гидравлические; в) графические; г) численные; д) аналоговые; е) экспериментальные.


Иллюстрации фильтрационных расчетов, выполняемых методом конечных элементов.

 

Темы про то, как вода не уходит, или наоборот, забирает с собой подсыпку, равномерно распределены по всем профильным разделам, вот лишь некоторые:

Устранить подмыв фундамента
Подмыло пол по грунту
Затопило ленту, местами вымыло подсыпку
Вымылась почва из-под свайно-ленточного

 

Опасность №4. Возможность всплытия сооружения

Если подземная часть дома расположена ниже УПВ, то будет действовать архимедова сила, которая способна вытолкнуть сооружение вверх (это особенно актуально для легких домов). В случае, если устойчивость сооружения против всплытия обеспечена, то нужно учитывать при расчетах гидростатическое и гидродинамическое давление. С увеличением глубины это давление возрастает, и если в расчетах оно не учтено, то могут быть разрушения и повреждение фундаментов и подземных стен.

Подробно и с образными сравнениями рассказывал об этом эффекте в этой теме:

Армирование бетонной чаши

 

Опасность №5. Барражный эффект

Если подземная часть дома перекрывает естественные фильтрационные потоки, то может возникнуть барражный эффект. Данный эффект в обязательном порядке необходимо оценивать, т. к. он существенно влияет на условия работы фундаментов:

1. появляются дополнительные нагрузки;

2. происходит замачивания вышележащих грунтов;

3. вследствие 2 возникает отрицательное трение по боковой поверхности фундаментов

4. происходит подтопление территории.

Подробно, с примерами и комментариями специалистов – этот эффект рассмотрен в теме

Барражный эффект

 

ВЫВОД
В данной теме были рассмотрены не все, но основные опасности, которые будут в случае строительства при высоком уровне грунтовых вод и песчаных грунтах основания. Строительство в таких условиях является сложным делом, требующим серьезного подхода к инженерным изысканиям и проектированию. Главным фактором безопасности здесь являются расчеты, на основании которых разрабатываются проектные решения, исключающие реализацию описанных выше опасностей.

Кто может помочь с расчетами и консультациями? В первую очередь – собственно, консультанты соответствующих разделов, проектировщики фундаментов, которые есть на форуме и на бирже, геологи, гидрологи, геофизики, буровики.

Совершенно не нужно, более того – вредно и крайне опасно – ориентироваться в этих вопросах на мнение соседей, старожилов, разнообразных дилетантов, с осторожностью принимать мнение строителей, которые не видели результатов обследования. Тех же строителей, которые отговаривают от изысканий, ссылаясь, как обычно, на то, что «мы так всем всю жисть строили, и ничо…», стоит выгнать.
Наступает весна, несмотря ни на что, наши люди начнут очередной строительный сезон, поэтому возможно, что этот обзор поможет кому-то не совершить дорогостоящих ошибок.

С уважением.

 

Интересный участок, Дмитрий - если застройщик не против будет, то можно было бы его подробнее разобрать (ИМХО консилиум в таком случае может быть эффективен).

 

Юрий, застройщика Вы уже знаете, именно ему я сделал геотехнический аудит, где рассчитал и обосновал параметры основания и фундамента. Собственно, его участок и сподвигнул на написание этой темы.
Так что консилиум будет полезен всем.

 

Предварительные параметры основания и параметры фундамента нашему форумчанину уже подобраны, их можно и выложить. Но желателен действительно консилиум, потому что, как и было сказано ранее - в строительстве все взаимоувязано.
Для затравки, вот краткие
Инженерные условия строительства
Абсолютные отметки дневной поверхности (по скважинам) на участке изысканий 130,80-131,30 м.
Согласно архивным данным в геолого-литологическом
строении площадки до глубины бурения (8,0м) принимают участие аллювиальные среднечетвертичные отложения, представленные песком мелким, водонасыщенным, с глубины 6.0м с прослоями суглинка тугопластичного. Сверху отложения перекрыты насыпным грунтом.
Грунтовые воды залегают в толще четвертичных отложений, на глубине 1,00-1,20м. Вмещающими грунтами являются пески мелкие. Горизонт функционирует в напорном режиме. Водоупор не вскрыт.
По критерию типизации исследуемая территории по подтопляемости, относится к I - подтопляемая в силу
геологических, гидрогеологических и других естественных причин.
До глубины инженерно-геологических изысканий 8,0м на площадке проектируемого строительства вскрыты специфические грунты. Мощность 0,80-1,20м. Грунты неоднородные как по составу, так и по свойствам, сформированы как насыпь планомерно возведенная с
уплотнением, согласно СП 11-105-97, часть III п. 9.2.1 грунты самоуплотненные, слежавшиеся.
Согласно сейсмическому районированию территории РФ по СП 14.13330.2014 (карта ОСР-2015-B) Московская область относится к районам с сейсмической интенсивностью 5
баллов.
Нормативная глубина сезонного промерзания для песка мелкого составляет – 134 см. В зону сезонного промерзания попадают грунты ИГЭ 2 – песок мелкий. Расчет степени пучинистости ИГЭ-2 Песок мелкий – «непучинистый».
Площадка работ относится к II (средней сложности) категории (СП 47.13330.2016) сложности инженерно-
геологических условий.