Наука, изучающая подземные воды, их движение, свойства и состав, называется гидрогеологией.

Наличие подземных вод при строительстве всегда осложняет производство работ. В зависимости от гидрогеологических условий приток воды в выработку может изменяться в больших пределах: от нескольких кубических метров в час до 2000-2500 м3/ч. Большие водопритоки требуют специальных мер по отводу воды и высокопроизводительного оборудования для ее откачки на поверхность.

В ряде случаев подземные воды изменяют свойства горных пород, Некоторые глины при увлажнении набухают и тяжело разрабатываются. Глинистые сланцы при попадании воды теряют устойчивость. Насыщенные водой пески легко отдают воду при проходке выработки, это требует их предварительного осушения. Тонкозернистые пески с примесью илистых частиц способны удерживать воду и превращаться в плывуны.

Подземные воды являются важным фактором, который надо учитывать при проектировании подземных частей зданий, применении тех или иных конструкций, способах гидроизоляции, составлении проекта организации строительства. При проведении инженерно-геологических изысканий определяют наличие подземных вод, их характер, химический состав. Наличие подземных вод в слое породы определяется бурением разведочных скважин. Основными типами подземных вод являются верховодка, грунтовые безнапорные воды и напорные (артезианские) воды.

Верховодкой называют воду, находящуюся на глубине 2-3 м от поверхности земли над водоупорным слоем. В местах, где водо-упор кончается, верховодка также исчезает, стекая в нижележащие пласты водопроницаемых пород (песков, трещиноватых известняков и др.). В засушливую погоду, а также зимой верховодка обычно исчезает.

Грунтовые воды — это подземные воды, находящиеся выше первого водонепроницаемого слоя пород. Основным источником их образования являются атмосферные осадки. В скважине или в выработке уровень грунтовых вод сохраняется на той глубине, на которой они появились, так как напор в грунтовых водах отсутствует. Верхняя свободная их поверхность называется зеркалом грунтовых вод.

Более глубокие, перекрытые водоупорными пластами водоносные слои (их называют еще водоносными горизонтами) несут межпластовые (напорные) воды. При вскрытии межпластового водоносного горизонта скважиной напорные воды поднимаются в скважине и устанавливаются выше водоупорной кровли водоносного пласта.

Подземные воды, содержащие вредные примеси, которые оказывают разрушающее действие на подземные части здания, называют агрессивными.

Строительство часто ведут в условиях, когда грунтовые воды встречаются на глубине 1-2 м от поверхности. В этих случаях грунт, пригодный для отсыпки основания, и подошва сооружения оказываются под уровнем грунтовых вод. Если нет возможности понизить этот уровень, то в дальнейшем могут возникнуть серьезные ошибки.

Площадка для фундамента, находящаяся под уровнем грунтовых вод, уже в процессе выемки грунта бывает затоптана и размыта; грунт становится рыхлым, теряет свои первоначальные свойства, в том числе несущую способность. Исходная расчетная площадь нарушенного грунта уже не будет достаточной, возникнут непредвиденные просадки, которые фундамент не выдержит, а также трещины, разрушения.

Неправильным считается способ строительства, когда укладку бетонного ленточного фундамента начинают на покрытой водой площадке и заканчивают его, разгребая грязь и сгоняя воду. В подобных случаях из-за технической неосведомленности используют почти обезвоженную бетонную смесь, объясняя это тем, что воды в траншеях достаточно. Изготовленный по такой технологии фундамент не способен нести полностью всю нагрузку по следующим причинам:

• подошва фундамента - не плоскость, а произвольно образованная смесью из грунта и бетона поверхность. Такое перемешивание приводит к тому, что грунт становится неровным, бетон - рыхлым, с крупными порами, засоренным комками грунта;
• в результате сгона воды из свежеуложенного бетона вымывается цемент и комки цементного раствора не могут нести нагрузку так же, как смесь песка и щебня;
• сухую бетонную смесь бессмысленно укладывать в грунтовую воду, поскольку невозможно равномерное перемешивание, в результате смесь будет вести себя как бетон, который расслоился в результате механического воздействия. Следовательно, несущая способность бетона не может быть принята во внимание в расчетах.

Таким образом, следует избегать укладки бетонного фундамента под водой, в любом случае прежде необходимо осушить участок. Простейший способ осушения котлованов под фундаменты - открытое водопонижение путем откачивания воды из готовых траншей или котлованов. Способ этот можно применить везде, где присутствуют явления восходящей суффозии или опасность вымывания минеральных частиц грунта. Восходящая суффозия - разрушение грунта проникающей в котлован водой, когда грунт теряет устойчивость, необходимую для устройства основания сооружения.

Незнание техники открытого водопонижения может привести к серьезным ошибкам. В готовом котловане или во время выемки грунта дрены необходимо размещать так, чтобы уровень грунтовых вод был на 20-40 см ниже уровня рабочей площадки, в противном случае выемка грунта затруднена. Затоптанный и перемятый глинистый грунт ведет себя как песок-плывун, и в таком месте осенью трудно подготовить рабочую площадку, пригодную для строительства фундамента. Углубление котлована или траншеи продолжают только после смены уровня приемного и сборного колодцев и заглубления дрен. Грунт вынимают в направлении, противоположном потоку грунтовых вод, поскольку задерживаемый поток будет размывать грунт.

Открытое водопонижение можно применять до тех пор, пока не появятся признаки суффозии. Будет допущена ошибка, если это явление не посчитают опасным и продолжат откачку воды, превращая грунт в непригодный для устройства фундамента. Верный признак восходящей суффозии - появление струек воды, которые выносят частички грунта и отлагают их у выходов как лаву вокруг кратеров вулканов, масса вынесенных частиц постоянно возрастает. Вымывание мелких минеральных частиц или их недостаток в считающемся прочном грунте делает его несущую способность неопределимой, в некоторых местах происходит оползание грунта, которое невозможно заранее предугадать. В таком случае следует немедленно прекратить откачку воды, а уровень ее повышать до тех пор, пока не исчезнут явления суффозии. Затем следует отыскать такой способ водопонижения, который исключит в дальнейшем такие явления. В подобной ситуации необходима помощь специалиста.

Обычно уровень грунтовых вод поддерживается с помощью постоянного или прерывистого откачивания и если его прекратить, то вода зальет котлован. Неожиданное обводнение вызывает разрушения в строящихся конструкциях, например, под давлением поднимающейся воды разрушается многослойная корытообразная гидроизоляция котлована.

Строительство следует организовать таким образом, чтобы не возникали описанные выше неожиданности. Проводя открытое водопонижение, особенно в дождливую погоду, часто включают насосы. Вместо постоянного визуального контроля целесообразнее использовать насосы с автоматическим управлением. При таком решении находящийся в водосборном колодце поплавок, изменяющий свое положение вместе с уровнем воды, включает или выключает насос. В результате отпадает необходимость в постоянном наблюдении за работой насоса, однако, нижний всасывающий клапан в водосборном колодце иногда засоряется отложениями, не закрывается полностью и через него уходит необходимый для работы насоса столб воды. В таком случае выходит из строя работающий без нагрузки двигатель, а уровень грунтовых вод повышается.

Перед проектированием фундамента необходимо получить информацию о составе грунта: не менее важно иметь точные данные об уровне грунтовых вод, их объеме. Допускает ошибку тот, кто пренебрегает такой информацией, отсутствие которой приводит к различным повреждениям. Слои грунта имеют неодинаковую водопроницаемость. В таких слоях вода находится в состоянии покоя подчас на высоком уровне. Накопившиеся грунтовые воды не имеют стока и оказывают различное по величине давление на конструкции, фундаменты, погруженные в грунт. Например, на 1 м2 пола подвала, "погруженного" на 1 м в грунтовую воду, действует снизу вверх сила в 1 т. Чтобы противодействовать ей, необходимо уложить бетонную плиту толщиной около 0,46 м. Эта опасная особенность грунтовых вод далеко не всем известна, поэтому иногда не обращают на нее должного внимания.

Вследствие неправильного определения высоты стояния грунтовых вод часто ошибаются в выборе типа гидроизоляции и устраивают в подвалах лишь изоляцию от влажности. Под давлением грунтовых вод пол подвала поднимается и гидроизоляция разрушается, вода заливает подвал, проникает по стенам в жилые помещения, вызывает образование плесени и высолов на стенах. Ремонт представляет собой непростую задачу. Необходимо устранить воду, затем выполнить четырехслойную напорную гидроизоляцию, которую защищают так называемым железобетонным корытом. Корыто устраивают таким образом, чтобы давление грунтовых вод можно было передать стенам здания. Способ этот дорог и трудоемок.

Перед началом строительства следует определить заранее не только уровень грунтовых вод, но также другие опасные их свойства. Встречаются грунтовые воды, в которых растворены сульфаты, соли и другие химические вещества, например органические кислоты, угольная кислота; нередко в них содержатся различные щелочи. Наиболее агрессивную среду создает вода с большим содержанием сульфатов; при воздействии на бетон она может его полностью разрушить. Имеющийся в воде серный ангидрид SO3 вступает в химическую реакцию с составляющими цемента, в результате чего образуется сульфоалюминат кальция - так называемая "цементная бацилла". Эта двойная соль растворяет и разрыхляет бетон; одновременно материал кристаллизуется. Начавшийся процесс легко можно определить по появлению на поверхности бетона белого гипсового налета, а затем по отслоениям, как после промерзания. В строительной практике применяют следующий способ защиты: в опасных местах используют цемент, в котором отсутствуют вещества, вступающие в химические реакции с агрессивными компонентами воды. Это так называемый сульфатостойкий портландцемент марки 350; кроме него, несколько меньшей стойкостью к агрессивной среде обладают и шлакопортландцементы.

Нередко на отдельных конструктивных элементах сооружения выступают белые, кристаллического вида солевые пятна - высолы. Специалисты называют их селитровыми налетами, хотя в большинстве своем это калиевые или натриевые соли. Такие налеты не только портят вид сооружения, но и свидетельствуют о том, что в конструкциях циркулирует влага, проникающая, например, из грунта.

Если грунтовые воды залегают на глубине менее 1,5 м, дренаж желателен, если менее 1 м - обязателен.

Деревья и кустарники не растут на участках с близко подходящими грунтовыми водами. Сливы, вишни, алыча угнетаются при наличии грунтовых вод на глубине менее 1,5 м, а ягодные кустарники - менее одного метра. Если до воды ближе 2 м, яблони, груши, вишни быстро погибают. Корни, которые достигают переувлажненного слоя почвы, отмирают, деревья начинают засыхать с вершины и постепенно гибнут.

Уровень грунтовых вод можно понизить при помощи открытого и закрытого дренажа, поглощающих колодцев и отводных каналов.

При этом надо учитывать рельеф участка, отводя воды вниз по уклону. Проще всего выкопать открытые канавы для сброса грунтовых и ливневых вод, но они занимают большую площадь, поэтому мы рекомендуем вам подземный дренаж.

Закрытые дрены устраивают на глубине 40-60 см, шириной не более 30 см.

На дно дрены по уклону участка либо по направлению к ближайшему водоему кладут керамическую или пластмассовую трубу. В керамические вода будет попадать через зазоры, а в пластмассовых можно просверлить отверстия (кроме того, в продаже есть специальные пластмассовые дренажные трубы - и ничего не нужно сверлить. О.М.). Вместо труб можно использовать гравий, камни, хворост, доступный фильтрующий материал, покрытый отходами шифера (с отверстиями). Осушительный дренаж время от времени нужно ремонтировать и прочищать, поэтому над ним не садят многолетних растений. Для одного участка размером 6-12 соток обычно бывает достаточно двух таких дренажных канав.

Если поверхность участка идеально ровная, а водоемов поблизости нет, то насыпают пологие гряды или холмы высотой до 0,6 м и шириной 2-3 м.

Если дренаж невозможен, плодовые деревья и ягодные кустарники приходится высаживать на гряды.

На склонах крутизной более 20 градусов необходимо предпринимать меры, препятствующие смыву почвы, поэтому на них устраивают специальные террасы шириной около 5 м.

Предварительно снимите верхний плодородный слой почвы, выровняйте землю, оставляя уклон в 2-3 градуса для стока воды. Уложите почву террасами и закрепите откосы камнем или плетнем. Посадки располагают перпендикулярно направлению склона, причем деревья должны расти в середине террасы.

Ещё советы по теме "Подземные (грунтовые) воды"

Осушение дачного участка Твердая и жидкая фазы, составляющие грунты, живут своей собственной жизнью, и результаты их взаимной борьбы нелегко предсказать. Вода выщелачивает и вымывает из грунта соли, которые скрепляли и держали минеральные частички в виде единого массива. Добротный грунт начинает приобретать свойства текучести. Первыми с потоками воды уходят мельчайшие из твердых фракций, которые прежде размещались между более крупными и создавали целостность конструкционного тела грунта. Грунт постепенно разрыхляется, теряет несущую способность и оседает...

Ещё советы по теме "Подземные (грунтовые) воды"

О подземных водах Как известно, истинный землевладелец это тот, кто почувствовал желание заботиться о своей собственности и осознал необходимость осуществления комплекса мероприятий по улучшению ее функциональных и эстетических качеств. Каждый участок обладает своими индивидуальными особенностями, играющими важную роль при выборе тактики первого этапа работ. Это и преобладающие направления ветров, и температурный режим, и рельеф, и уровень грунтовых вод...