Как знание гидрогеологических условий помогает выбрать решение по водопонижению

Когда Вы строите здание с подземным паркингом, подвалом или глубоким фундаментом, отметка дна котлована может находиться ниже уровня грунтовых вод. Тогда вода начинает поступать в яму, и работы на площадке встают. Чтобы этого не случилось, специалист заранее опускает уровень воды на участке. Строители называют этот комплекс работ водопонижением. Способов водопонижения несколько, и стоят они по-разному. Один способ подойдет для песка, другой для глины, третий для плотной городской застройки. Выбор зависит от того, как ведет себя вода под землей именно на Вашем участке. Эти данные дает гидрогеология, наука о подземных водах.

Зачем стройке водопонижение и когда без него не обойтись?

Грунтовые воды есть почти на любом участке. Разница в том, на какой глубине они лежат и сколько их. Если дно котлована находится выше уровня воды, водопонижение Вам может не понадобиться. Если ниже, вода начнет просачиваться через стенки и дно ямы.

Когда вода приходит в котлован, строители сталкиваются с несколькими проблемами.

• Грунт на дне размокает и теряет прочность. Фундамент на таком основании может дать осадку.
• Вода может вымывать песок из-под стенок котлована. Стенки начинают сползать или обваливаться.
• Вода снизу может выдавливать грунт вверх. Дно котлована вспучивается, и специалисту приходится восстанавливать основание под фундамент.
• Бригада не может вести бетонные и арматурные работы в воде. Сроки строительства сдвигаются.

Водопонижение решает эти задачи. специалист опускает уровень воды ниже дна котлована и держит его там, пока идут работы нулевого цикла. Так строители называют все работы ниже уровня земли, от рытья котлована до перекрытия над подвалом. На одном объекте система работает пару месяцев, на другом год и дольше. Специалисты опускают воду не только в котлованах. Похожие задачи возникают при прокладке сетей в траншеях и строительстве колодцев или насосных станций.

Какими способами строители понижают уровень грунтовых вод на площадке?

Универсального способа водопонижения нет. Каждый вариант подходит под свои грунты, глубину и окружение. Специалисты применяют несколько основных способов.

• Открытый водоотлив. Рабочие выкапывают на дне котлована приямки, куда стекает вода, и откачивают ее насосами. Способ простой и недорогой, но справляется только с небольшим притоком воды.
• Иглофильтры. специалист погружает по периметру котлована ряд тонких труб с фильтрами на концах. Трубы соединяются общим коллектором, и насос вытягивает через них воду. Иглофильтры хорошо работают в песках и при неглубоком котловане.
• Скважины с погружными насосами. Буровая бригада бурит скважины вокруг котлована, и монтажники опускают в каждую насос. Такая система может опускать воду на большую глубину и выдерживать сильный приток.
• Противофильтрационная завеса. Это сплошная стенка в грунте вокруг котлована из металлического шпунта или бетона. Завеса не откачивает воду. Она может отсекать приток к котловану, и специалисту остается откачать внутри небольшой объем.

Проектировщики нередко сочетают способы. Например, проектировщик закладывает завесу по контуру и добавляет внутри несколько скважин. Варианты отличаются по стоимости, срокам монтажа и влиянию на соседние участки. Открытый водоотлив и иглофильтры монтажники собирают быстрее. Скважины и завеса требуют буровой техники и больше времени. Какой вариант подойдет Вашему объекту, зависит от подземных вод на участке. Эти данные собирают гидрогеологи.

Что гидрогеологи изучают на участке перед проектом водопонижения?

Гидрогеологи выясняют, сколько воды придет в котлован и как она поведет себя, когда специалист начнет ее откачивать. Для этого специалисты собирают несколько групп данных.

• Уровень грунтовых вод. Специалисты фиксируют, на какой глубине стоит вода сейчас и насколько она может подниматься весной или после сильных дождей. Проектировщик рассчитывает систему на высокий уровень, а не на тот, который гидрогеологи застали в день бурения.
• Количество водоносных слоев. Под землей вода может лежать в нескольких слоях песка, разделенных глиной. Бывает, что нижний слой находится под давлением. Такую воду гидрогеологи называют напорной. Если котлован подходит близко к напорному слою, вода может поднять дно снизу.
• Водопроницаемость грунтов. Этот показатель говорит, как быстро грунт пропускает воду. Песок и гравий отдают воду легко, глина почти не отдает. От проницаемости зависит, сколько насосов потребуется специалисту и на каком расстоянии их ставить.
• Состав воды. Лаборатория проверяет, есть ли в воде железо, соли и вещества, которые могут разрушать бетон. Железо может забивать фильтры и насосы. От состава зависит, куда специалист сможет сбрасывать откачанную воду.
• Окружение участка. Гидрогеологи оценивают, как откачка скажется на соседних зданиях, дорогах и сетях. Когда насосы опускают воду, уровень падает не только в котловане, но и вокруг него на десятки метров.

Все эти данные связаны между собой. Уровень воды без проницаемости грунта ничего не скажет о притоке. А приток без оценки окружения не покажет, можно ли спокойно откачивать воду рядом с жилым домом.

Как гидрогеологи получают данные о подземных водах на участке?

Гидрогеологи собирают данные в несколько этапов. Часть работ проходит в офисе, часть на площадке и в лаборатории. Гидрогеологи могут проводить свои работы вместе с инженерно-геологическими изысканиями. Тогда одни и те же скважины служат и для описания грунтов, и для изучения воды.

• Сбор архивных материалов. Специалисты изучают отчеты прошлых изысканий на соседних участках и карты подземных вод района. Так гидрогеологи заранее понимают, какие слои могут встретиться при бурении.
• Бурение скважин. Буровая бригада проходит грунт до нужной глубины. Геологи описывают слои, а гидрогеологи отмечают, на какой глубине появилась вода и до какого уровня она поднялась.
• Опытные откачки. Гидрогеологи откачивают воду из одной скважины и следят, как меняется уровень в ней и в соседних скважинах. Такой опыт показывает, как грунт отдает воду в реальных условиях. Цифры с площадки дают более точную картину, чем расчет по небольшому образцу.
• Отбор проб воды. Лаборатория делает химический анализ и проверяет агрессивность воды. Так специалисты называют способность воды разрушать бетон и металл.
• Наблюдения за уровнем. На сложных объектах гидрогеологи оставляют скважины и замеряют воду несколько месяцев. Так специалисты фиксируют сезонные подъемы.

Объем работ зависит от глубины котлована, размера участка и соседней застройки. Для небольшого подвала на свободной площадке Вам может хватить нескольких скважин. Для глубокого паркинга в центре города программа изысканий будет шире и может включать опытные откачки и наблюдения.

Что может случиться, если Вы выберете водопонижение без гидрогеологических исследований?

Иногда Вы можете захотеть сэкономить время и взять данные из отчета по соседнему участку. Но подземные воды могут сильно меняться даже на расстоянии сотни метров. Слой песка, который есть у соседа, может заканчиваться на Вашем участке. А глина, которая должна сдерживать воду, может прерываться.

Ошибки в исходных данных приводят к нескольким типичным ситуациям.

• Насосов не хватает. Вода продолжает идти в котлован. специалист докупает оборудование и бурит новые скважины, а работы стоят, пока он переделывает систему.
• Насосов слишком много. Система откачивает больше воды, чем требуется объекту. Вы платите за оборудование и электроэнергию, которые стройке не нужны. Лишняя откачка сильнее опускает воду вокруг участка.
• Способ не подходит грунту. Иглофильтры в глинистом грунте могут почти не давать воды. специалист тратит деньги на монтаж, а уровень воды почти не меняется.
• Проектировщик не знает про напорные воды. Когда экскаватор углубляет котлован, вода снизу может прорвать дно. специалисту приходится проводить аварийные работы, и сроки сдвигаются на месяцы.
• Соседние здания дают осадку. Когда уровень воды вокруг падает, грунт под соседними фундаментами уплотняется. На стенах домов могут появиться трещины, и владельцы зданий могут предъявить претензии Вам.

Изыскания требуют денег и времени. Но переделка системы водопонижения во время земляных работ обычно обходится Вам дороже. К стоимости нового оборудования добавляются простой техники и бригад, перенос сроков и возможные компенсации соседям. Гидрогеологические изыскания проходят до начала стройки, когда проектировщик может изменить решение без лишних затрат.

Как гидрогеология помогает выбрать решение по водопонижению?

С данными гидрогеологов проектировщик выбирает способ водопонижения по расчету, а не наугад. Он сопоставляет результаты изысканий с условиями площадки и может прийти к одному из типичных решений.

• Песок, неглубокий котлован, свободная площадка. Здесь может подойти система иглофильтров. Монтажники быстро ее собирают, и стоит она недорого.
• Песок, глубокий котлован, сильный приток. Проектировщик может выбрать скважины с погружными насосами. Они справляются с большим объемом воды.
• Глина или суглинок, то есть глинистый грунт с примесью песка. Вода идет медленно и в небольшом объеме. специалисту может хватить открытого водоотлива из приямков.
• Плотная застройка вокруг. Проектировщик может заложить противофильтрационную завесу. Она может отсекать воду от котлована, и откачка почти не затрагивает соседние дома.
• Напорный слой под дном котлована. Проектировщик может добавить разгрузочные скважины. Они снижают давление снизу, и дно котлована остается устойчивым.

Кроме способа, гидрогеологи дают цифры для проекта. По их данным проектировщик рассчитывает число насосов и скважин, расстояние между ними, глубину и срок работы системы. Данные о составе воды помогают специалисту подобрать фильтры и согласовать сброс откачанной воды. А оценка влияния на окружение показывает, нужны ли регулярные замеры осадок соседних зданий во время стройки.

Итог такой. Гидрогеология отвечает на три вопроса проектировщика. Сколько воды придет в котлован, как она будет двигаться при откачке и как откачка отразится на соседях. Ответы на эти вопросы и определяют способ водопонижения, мощность системы и ее стоимость.

Вывод

Водопонижение может занимать заметную часть бюджета нулевого цикла. Ошибка в выборе способа бьет по срокам, деньгам и отношениям с соседями. Гидрогеологические изыскания дают проектировщику и специалисту точную картину подземных вод на Вашем участке. С ней система водопонижения работает под реальные условия, а не под предположения.

Если Вы планируете котлован ниже уровня грунтовых вод, закладывайте гидрогеологические исследования в план вместе с инженерно-геологическими изысканиями. Вам лучше провести их до проектирования водопонижения, а не во время земляных работ.

ООО “Гектар Групп Инжиниринг” выполняет инженерно-геологические изыскания и гидрогеологические исследования для проектов с глубокими котлованами. Наши специалисты бурят скважины, проводят опытные откачки, делают анализ воды в лаборатории и организуют геотехнический мониторинг соседних зданий. Напишите нам или оставьте заявку на сайте. Мы изучим данные по Вашему участку и предложим программу изысканий под глубину котлована и условия площадки.