Как выбрать правильную технологию герметизации, чтобы защитить глубокий котлован от подземных вод и снизить риски для окружающей застройки.
Универсальной схемы защиты глубокого котлована от подземных вод не существует: решение, которое работает на одном объекте, может оказаться недостаточным или избыточным на другом. Определяющими становятся не только глубина выемки, но и строение грунтов, положение водоносных горизонтов, величина гидростатического напора, допустимый приток воды и чувствительность окружающей застройки к осадкам.
Поэтому выбор между водопонижением, противофильтрационным барьером и их сочетанием начинается с оценки конкретных условий площадки. При этом герметизацию дна нельзя рассматривать отдельно от ограждения котлована и системы водопонижения: только совместная работа этих элементов позволяет управлять фильтрацией, давлением воды и деформациями грунтового массива.
Фото пресс-службы Экоторг М
Какие данные определяют выбор технологии
Выбор способа герметизации начинается с оценки условий конкретной площадки. Ключевыми становятся несколько групп параметров:
- Глубина и геометрия котлована. Они влияют на расчет конструкции, величину гидростатического давления и условия устройства донного барьера.
- Состав и проницаемость грунтов. Пески, глины и другие грунты по-разному пропускают воду, поэтому одинаковая технология не будет одинаково эффективна на разных площадках.
- Положение водоносных и водоупорных горизонтов. Важно понимать не только глубину залегания воды, но и взаимное расположение водоносных и водоупорных слоев.
- Уровень и напор подземных вод. Эти параметры позволяют оценить направление и интенсивность фильтрации, а также нагрузку на основание котлована.
- Допустимый приток воды. Этот показатель определяет, насколько необходимо ограничить поступление воды в котлован и, соответственно, требования к противофильтрационной защите.
- Условия окружающей застройки. Если рядом расположены здания, дороги или подземные сооружения, необходимо учитывать возможное влияние водопонижения и изменения напряженно-деформированного состояния грунта.
- Последовательность строительных работ. Выбранная технология должна быть совместима с этапами разработки котлована, устройством ограждения и последующим строительством подземной части.
Компания AMIX Systems отмечает: «Последовательность строительных работ влияет как на эффективность, так и на целесообразность систем герметизации дна. Время проведения работ по герметизации относительно хода земляных работ, осушения и других строительных задач требует тщательной координации. Неправильная последовательность может поставить под угрозу целостность герметизирующего слоя или создать угрозу безопасности».
Именно сочетание всех перечисленных факторов определяет, будет ли достаточно водопонижения или потребуется физический противофильтрационный барьер под дном. В некоторых случаях оптимальным становится комбинированное решение.
Фото пресс-службы Экоторг М
Когда достаточно одной технологии, а когда нужна комбинация
Выбор одной технологии оправдан, если она позволяет одновременно обеспечить требуемый уровень водозащиты и устойчивости котлована при заданных грунтовых и гидрогеологических условиях. Например, при относительно благоприятной геологии и контролируемом притоке может быть достаточно системы водопонижения. В других условиях основным решением становится физический донный барьер — из цементогрунта или бетона.
Однако по мере увеличения глубины и усложнения гидрогеологических условий задачи начинают пересекаться. Один элемент системы может ограничивать поступление воды, но не решать проблему давления под дном или воздействия водопонижения на окружающий массив. Тогда применяют комбинацию технологий:
- ограждение + водопонижение — когда необходимо ограничить приток воды через стены и одновременно снизить ее уровень внутри котлована;
- ограждение + донный противофильтрационный барьер — когда основной риск связан с фильтрацией снизу и давлением под основанием;
- ограждение + донный барьер + водопонижение — для сложных условий, когда требуется одновременно контролировать фильтрацию, гидростатическое давление и уровень воды в котловане.
Важен и конструктивный принцип сопряжения элементов. Например, диафрагменная или шпунтовая стена может уходить в водоупорный слой, ограничивая боковую фильтрацию, а донный барьер перекрывает путь воде под основанием. Водопонижение при этом используется для управления остаточным притоком и созданием безопасных условий для производства работ. Дальнейший выбор зависит от того, насколько тесно связаны между собой фильтрация, устойчивость основания и воздействие на окружающий грунтовый массив.
Планировка котлована с учетом благоустройства прилегающей территории. Источник изображения: ascelibrary.org
Комбинированное решение в Китае: итоги исследования
Проект Ворота Востока (Gate of the Orient) в Сучжоу (Китай). При устройстве крупного подземного сооружения котлован площадью около 26 тыс. м² разрабатывали поэтапно: основная выемка достигала 21,5 м, а два внутренних котлована — 30–30,7 м. Для разных участков применяли разные ограждающие решения, а на наиболее глубоких участках сочетали грунтовые анкеры с струйной цементацией основания.
Особенность проекта заключалась и в системе водопонижения. На площадке присутствовал высокий уровень грунтовых вод и напорный водоносный горизонт, поэтому требовалось не только обеспечить условия для разработки грунта, но и снизить артезианское давление под основанием котлована.
Авторы исследования отмечают, что примененная комбинированная система водопонижения позволила снизить давление до безопасного уровня, а сочетание грунтовой стены со струйной цементацией основания оказалось эффективным для внутренних котлованов глубиной 8,5–9,2 м.
Обратная сторона комбинированных решений
Этот объект показал и обратную сторону комплексных решений: даже при нескольких уровнях защиты необходимо контролировать влияние работ за пределами котлована. На площадке проводили наблюдения за перемещениями стен, осадками грунта, а также изменениями уровней грунтовых и артезианских вод. Такой мониторинг позволял сопоставлять фактическое поведение массива с расчетными предположениями и корректировать решения по мере развития работ.
Никита Нагоров, директор по строительству и логистике “Экоторг М”:
Для глубоких котлованов это принципиальный момент: комбинация технологий сама по себе не гарантирует безопасности. Важно, чтобы ограждение, донная герметизация и водопонижение были рассчитаны как взаимосвязанная система, а их фактическая работа контролировалась на всех этапах строительства.
Герметизация дна — лишь один из элементов защиты глубокого котлована. В зависимости от гидрогеологических условий ее сочетают с ограждением и водопонижением, а эффективность системы оценивают по ее совместной работе и влиянию на окружающий грунтовый массив. Поэтому ключевым становится не выбор отдельной технологии, а корректный расчет всей системы и контроль ее работы на этапе строительства.
Экоторг М — производственно-инжиниринговая компания. Мы выполняем строительно-монтажные работы на нулевом цикле и в сфере гидротехнического строительства, проектируем и разрабатываем надёжные технические решения, сдаём в аренду спецтехнику с экипажем и шефмонтажом, а также поставляем строительные материалы.
Анонсы статей, викторины, мнения экспертов - в нашем телеграм-канале "ГТС и нулевой цикл"
Комментарии (0)