Последствия подтопления застройки
Последствия подтопления застройки можно разбить на три группы:
— аварийно-катастрофические (табл. 2);
— антисанитарно-дискомфортные;
— экономические.
Таблица 2
| Последствия | Результаты (примеры) |
| Потеря несущей способности и устойчивости грунтов в основании зда-ний и сооружений | 1. Провал здания под землю (дом в Москве на улице Большая Дми-тровка, 1998 г.) 2. Опрокидывание здания (элеватор в Норс-Трансконе в Канаде, 1913 г. [15]) 3. Крен здания (Пизанская башня в Италии[16]) 4. Деформация и подвижки конструкций здания, трещино-образование (повсеместно) |
| Оползни и оплывы берегов и крутых склонов | 1. Снос зданий и сооружений (снос моста через реку Peace River в Канаде, 1957 г. [17]) 2. Мгновенный оползень вызывает наводнение (оползень объёмом 0,25 км3 в водохранилище Вайонт в Италии привёл к наводнению в 5 селениях и гибели 2000 человек, 1963 г [6]) |
| Повышение сейсмичности территории на 1-2 балла [5] | Провалы зданий и просадка грунта (застройка в долине реки Ганг в Индии, пострадало более 360 зданий и сооружений, территория просела на глубину более 1 метра [17]) |
| Увеличение морозного пучения грунта | Деформация и подвижки конструкций здания, трещинообразование (сум-марное пучение грунта за зиму в Омске доходит до 10-20 см, по данным В.М. Гольцова, 1999) |
| Усиление коррозионной активности грунтов | Электрохимическая коррозия стальных подземных труб, конструкций и разрушение бетона фундаментов (повсеместно) |
| Уменьшение электробезопасности | Поражение электротоком в сырых помещениях (гибель студента СибАДИ в подвальной подтопленной мастерской в 1990 г.) |
Антисанитарно-дискомфортные последствия подтопления в основном вызываются появлением сырости в помещениях. При повышенной влажности воздуха человеку становится дискомфортно. На стенах и потолках начинает конденсироваться влага, возникают плесень, грибки. Плодятся комары и мошки. Повышается заболеваемость людей, особенно простудными болезнями.
|
|
|
Экономический ущерб от подтопления застройки имеет довольно сложную структуру. Существуют методики его расчёта, изложенные в [18, 19], взаимно дополняющие друг друга. В настоящее время (1999 г.) эти методики нужно переосмысливать с учётом многоукладной экономики города. Годовой ущерб от подтопления селитебной территории города в ценах 1984 г. представлен в табл. 3 [5].
Таблица 3 [5]
|
Этажность | Годовой ущерб селитебной территории (тыс. руб./га) | |||
| При глубине залегания УГВ (м) | При изменении физи-ко-механических свойств грунтов | |||
| 0 | 1 | 2-3 | ||
| 2 5 9 12 16 | 58,1 95,6 120,1 134,1 176,3 | 38,9 66,5 80,5 89,8 118,1 | 4,6 7,7 9,6 10,2 14,1 | 105,7 173,9 218,4 243,9 320,6 |
|
|
|
Анализируя таблицу, заметим, что при глубине залегания УГВ 2-3 метра, согласно критерию СНиПа [1] «норма осушения», селитебная территория относится к неподтопленной (см. табл. 1, с. 8), однако ущерб от подтопления всё равно происходит, хотя значительно меньший, чем при УГВ на 0 и 1 метре.
Применим показатели табл. 3 к Омску в 1990-х годах. Согласно официальным данным [20] город имеет общую площадь 48,9 тыс. га, а селитебная территория занимает 10,9 тыс. га при средней этажности 5. По данным ОАО «ОмскТИСИЗ», УГВ в Омске залегает в среднем на 2-3 метра ниже поверхности земли. Тогда годовой ущерб от подтопления на селитебной территории Омска У = 7,7•10,9 = 83,93 млн. руб. (в ценах 1984 г.). В 1990-х годах в Омске намечалось строить жилья ежегодно на 240 млн. руб. [20]. Таким образом, ущерб от подтопления селитебной территории Омска составляет не менее трети средств на строительство жилья, что весьма существенно.
Методы защиты от подтопления
Методы защиты от подтопления делятся на две группы:
— предупредительные мероприятия (пассивные методы);
— защитные дренажи (активные методы).
Подтопление современной застройки практически неотвратимо наступает в большинстве городов [5], поэтому основными являются активные методы борьбы с подтоплением — применение защитных дренажей. В Омске защитные дренажи развиты недостаточно.
|
|
|
Предупредительные мероприятия (пассивные методы)
Предупредительные мероприятия по защите от подтопления застройки можно подразделить на 9 типов:
1) вертикальная планировка;
2) дождевая канализация;
3) гидронамыв и подсыпка территорий;
4) гидроизоляция зданий и сооружений;
5) противофильтрационные завесы («стены в грунте»);
6) предотвращение утечек из водонесущих коммуникаций;
7) профилактические дренажи сетей и сооружений;
8) сохранение естественного подземного стока;
9) вентиляция подземных частей зданий и сооружений.
Мероприятия имеют разную степень влияния на защиту от подтопления. Некоторые являются общими по территории (1-3), другие — локальными для отдельных зданий и сооружений (4-9).
Вертикальная планировка
Вертикальная планировка — это комплексное преобразование естественного или существующего рельефа территории города для размещения зданий, сооружений, дорожно-транспортных коммуникаций и организации поверхностного стока атмосферных вод [21]. Она является основной частью инженерной подготовки территории. Рельеф с уклонами 0,005-0,1 на необводнённых непросадочных грунтах наиболее благоприятен для городского строительства [22]. Омск был бы идеален в этом отношении, если бы не подтопление. Существенно повлиять на уменьшение подтопления города средствами вертикальной планировки нельзя. Вертикальная планировка должна быть увязана с уличной сетью, которая принимает поверхностный сток талых и дождевых вод от застройки и сбрасывает в систему дождевой канализации.
|
|
|
Дождевая канализация
Наружная дождевая канализация К2 предназначена для отведения поверхностных атмосферных и талых вод с городской территории и выпуска их в водоём [23]. Её проектируют по СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» [24]. Мнение о том, что развитая сеть К2 «способствует понижению горизонта грунтовых вод» [25], не совсем верно. Сама по себе К2 не может понижать УГВ, если только она не совмещена с дренажом [3, 26]. Другие соображения по К2 мы уже рассматривали на с. 16.
Гидронамыв и подсыпка территорий
Гидронамыв и подсыпку территорий применяют как средство ухода от высокого УГВ, а также при строительстве на поймах рек, подверженных затоплению. Производят земляные работы, искусственное повышение планировочных отметок поверхности территории [2]. Например, способом гидронамыва песчаного грунта из русла Иртыша с 1960-х годов была образована Иртышская набережная г. Омска площадью более 150 га [27, 28], где теперь расположены три жилых микрорайона. Правда, через 30 лет эта территория всё равно стала сезонно подтапливаться грунтовыми водами. Это произошло из-за отсутствия защитных дренажей, которые следовало бы заложить тогда же. Таким образом, гидронамыв и подсыпка территорий сами по себе не гарантируют от подтопления.
Гидроизоляция зданий и сооружений
Гидроизоляция зданий и сооружений является альтернативой другим способам защиты от подтопления. В отличие от предыдущих, это локальное мероприятие для отдельного здания или сооружения. Она подразделяется на два класса: противофильтрационная и антикоррозионная [21]. Для защиты от подтопления наибольший интерес представляет противофильтрационная гидроизоляция, которую можно классифицировать:
— по способу устройства;
— материалу;
— конструкции.
По способу устройства гидроизоляция делится на окрасочную, штукатурную, оклеечную, литую, пропиточную, инъекционную, засыпную и монтируемую.
По материалу гидроизоляция подразделяется на битумную, минеральную (цементы, глины), полимерную и металлическую (чаще всего из стальных листов, соединяемых электросваркой).
По конструкции гидроизоляцию выполняют по наружной поверхности стены (широко распространена) или по внутренней. В последнем случае гидроизоляция работает «на отрыв» (закрепляют анкерами).
Окрасочная (противокапиллярная) гидроизоляция не защищает от подтопления. Она предназначена не пускать капиллярную влагу из грунта в подземные конструкции. Наиболее распространена окраска горячей битумной мастикой в два слоя толщиной около 2 мм по вертикальным наружным поверхностям подвальных стен, соприкасающихся с грунтом. В условиях подтопления применение такой гидроизоляции не эффективно.
Штукатурную гидроизоляцию чаще всего применяют в виде торкрет-бетона толщиной до 2 см по вертикальным железобетонным конструкциям. Она может держать напор воды. Для её устройства на расстоянии около метра от стены ставят цемент-пушку, которая делает высокоскоростной набрызг жёсткого цементного раствора. Например, таким способом в 1979 году была устроена гидроизоляция стен высотой 3 метра железобетонной подземной чаши градирни ТЭЦ-5 в Омске.
Оклеечную гидроизоляцию устраивают наклейкой горячим битумом рулонного материала (рубероида, толя и др.) в 3-4 слоя по вертикальным и горизонтальным поверхностям с обязательным устройством соответственно прижимной стенки в полкирпича или стяжки из цементно-песчаного раствора и балластной пригрузки. Держит напор до 2 метров водяного столба. Весьма склонна к трещинообразованию [21].
Литую гидроизоляцию выполняют по горизонтальным поверхностям из асфальтовых мастик. Выдерживает напор не более 1 метра. Отличается дороговизной.
Пропиточная гидроизоляция — это пропитка битумом или полимерными смолами железобетонных плит, блоков, панелей в заводских условиях. Это в основном антикоррозионное мероприятие.
Инъекционная гидроизоляция предназначена для ремонта существующей гидроизоляции. Её можно применять в двух разновидностях: инъекция в грунт и инъекция в конструкцию. Для инъекции применяют жидкое стекло, полимерные смолы или расширяющийся цементный раствор. Вероятность положительного эффекта ремонта невысокая, 50 на 50 %.
Монтируемую гидроизоляцию собирают из металлических или пласт-массовых листов, которые крепятся к стенам с помощью монтажных связей. Швы герметизируют сваркой. Это дорогостоящая гидроизоляция.
Засыпная гидроизоляция — это заполнение полостей или траншей гидрофобным материалом. Самое недорогое мероприятие — устройство глинистого экрана толщиной не менее 0,5 метра. Глина должна быть водоупорной, влажной. От сырости такая гидроизоляция не защитит.
Недостатком большинства гидроизоляций является трещинообразование как последствие подтопления [16].
Противофильтрационные завесы («стены в грунте»)
|
|
|
Технология возведения «стены в грунте» такова. Вначале специальной техникой отрывают узкие и глубокие траншеи шириной 0,6 метра. В процессе откопки их заполняют жидким глинистым раствором, который удерживает стенки траншеи от обрушения. Затем в траншею опускают арматурные каркасы и по трубопроводу нагнетают бетон, вытесняющий глину. Примерно через месяц, когда стена наберёт прочность, откапывают внутренний котлован, а стена защищает от обрушения грунта и притока подземных вод. В дальнейшем «стена в грунте» изнутри будет отделана, как стена подземной станции метрополитена.
Другие ПФЗ — инъекционные из цемента, глиноцемента, силикатного геля, смолы или битума [2]. Для Омска они неприменимы из-за низких коэффициентов фильтрации пылевато-глинистых грунтов менее 1 м/сут.
Противофильтрационные экраны применяют по дну водоёмов [2].
Предотвращение утечек из водонесущих коммуникаций
Утечки в грунт из водонесущих коммуникаций (водопроводных, канализационных и теплофикационных сетей) в среднем составляют 8-9 %, а иногда достигают 15 % объёма поданной воды [31]. Подтопление от утечек носит локальный характер в виде куполов УГВ, частично это уже рассмотрено на с. 17. Предупреждать утечки можно проведением организационных, эксплуатационных и конструктивно-технологических мероприятий [2], однако снижение утечек до уровня менее 5 % экономически и технически нецелесообразно [5]. Поэтому нельзя строить слишком оптимистические прогнозы на будущее об избавлении от утечек. Выход — в создании защитных систем (активные методы).
Профилактические дренажи сетей и сооружений
|
Профилактические дренажи предназначены перехватывать распространение утечек воды из водонесущих сетей и сооружений при фильтрации в грунты застройки. Дренаж для перехвата утечек из сети водопровода, канализации или теплофикации называется сопутствующим, и он может быть линейным или пластовым. Для сооружений, компактных в плане, обычно устраивают кольцевой или пластовый дренаж. Все разновидности дренажа рассмотрены дальше (см. с. 26). Кольцевой профилактический дренаж производственного водоёма — пруда с промстоками — показан на рис. 9. Вредные стоки просачиваются в грунт из котлована 1 и перехватываются дренами 2 — трубами с отверстиями и фильтрующими обсыпками. Дрены уложены на водоупорный грунт. При фильтрации образуется свободная поверхность воды в грунте — кривая депрессии 3. Таким образом, профилактические дренажи могут не только препятствовать подтоплению местности, но и защищать её от загрязнения вредными сточными водами. Разумеется, дрены должны быть устойчивы к агрессивному воздействию промстоков.
Сохранение естественного подземного стока
Естественные подземные потоки могут перекрываться зданиями и сооружениями, как плотинами. Возникает подпор потоков, то есть повышение УПВ с верховой стороны. С низовой стороны потока УПВ, наоборот, понижается. Такой подпор называют иногда барражным эффектом, так как барраж — это то же, что ПФЗ [32]. Пример подпора подземных вод и его профилактики для метро в Омске рассмотрен на с. 17. Мероприятия по сохранению естественного подземного стока аналогичны устройству водопропускных труб на дорогах с целью не допустить скопления воды.
Вентиляция подземных частей зданий и сооружений
Такая вентиляция — профилактическое мероприятие не столько от подтопления, сколько от сырости зданий и сооружений [33]. Например, повсеместно устраивают прóдухи под деревянными полами 1-го этажа на грунте. Это позволяет продлить срок службы и защитить древесину от гниения и домовых грибов [34].
Наиболее интересно в перспективе для условий Омска устройство так называемого «вентиляционного дренажа» для зданий и сооружений на слабопроницаемых грунтах. Такой термин подчёркивает двоякую роль этого устройства. С одной стороны, воздушная вентиляция подсушивает грунт, окружающий подземную часть объекта. С другой — вызывает понижение УГВ [2]. Необходимо подчеркнуть, что вентиляционный дренаж работает в зоне аэрации над УГВ (см. рис. 2 на с. 10). Под УГВ надо закладывать дренажи традиционного типа или совмещать их конструктивно с вентиляционными. Проиллюстрируем это на примере.
|
На рис. 10 показан вариант устройства вентиляционного дренажа. Движение воздуха из нижней дрены в верхнюю через слой щебня происходит под влиянием перепада давлений, то есть две дрены работают как приточно-вытяжная вентиляция. В результате грунт обратной засыпки и фундаменты подсушиваются. Капиллярная влага подтягивается от окружающего грунта к щебню и уносится потоком воздуха. Если вдруг появятся подземные воды, то нижняя дрена заработает как традиционная, понижая УГВ.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 1183; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!