«Свои» поверхностные воды отводят приданием соответствующего уклона при вертикальной планировке площадки и устройством сети открытого или закрытого водостока, а также с помощью принудительного сброса через водоотводные трубопроводы посредством электрических насосов.
При сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта осушение осуществляют дренажными системами, которые бывают открытого и закрытого типов. Дренажные системы предназначены для улучшения общесанитарных и строительных условий и предусматривают понижение уровня грунтовых вод.
Открытый дренаж применяют в грунтах с малым коэффициентом фильтрации при необходимости понижения уровня грунтовых вод на небольшую глубину – порядка 0,3…0,4м. Дренаж устраивают в виде канав глубиной 0,5…0,7м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10…15см.
Закрытый дренаж – это обычно траншеи глубокого заложения с устройством колодцев для ревизии системы и с уклоном в сторону сброса воды, заполняемые дренируемым материалом (щебень, гравий, крупный песок). Поверху дренажную канаву закрывают местным грунтом.
При устройстве более эффективных дренажей на дно такой траншеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы – керамические, бетонные, асбестоцементные диаметром 125…300мм, иногда просто лотки. Зазоры труб не заделывают, трубы сверху засыпают хорошо дренирующим материалом. Глубина дренажных канав 1,5…2,0м и ширина поверху 0,8…1,0м. Снизу под трубой часто укладывают щебеночное основание толщиной до 0,3м.
Рекомендуемое распределение слоев грунта:
1) дренажная труба, укладываемая в слой гравия;
2) слой крупнозернистого песка;
3) слой средне- или мелкозернистого песка, толщина всех слоев не менее 40см;
4) слой толщиной до 30см местного грунта.
Такие дренажи собирают воду из прилегающих слоев грунта и отводят воду лучше, так как скорость движения воды в трубах выше, чем в дренирующем материале. Закрытые дренажи должны быть заложены ниже уровня промерзания грунта и иметь продольный уклон не менее 0,005%. Устройство дренажа необходимо выполнить до начала возведения зданий и сооружений. Для трубчатых дренажей в последние годы широко используют трубофильтры из пористого бетона и керамзитостекла.
Применение трубофильтров значительно снижает трудозатраты и стоимость работ. Они представляют собой трубы диаметром 100 и 150мм с большим количеством сквозных отверстий (пор) в стенке, по которым вода просачивается внутрь трубопровода и отводится. Конструкция труб позволяет их машинную укладку по предварительно разровненному основанию.
Инженерные сооружения состоят из надземной части и фундамента. Основное назначение фундамента – передать грунту давление от собственного веса сооружения и действующих на него нагрузок. Массив грунта, воспринимающий давление от фундамента, называется основанием. Чтобы обеспечить устойчивость сооружения, фундаменты располагают на прочных грунтах. От глубины залегания прочных грунтов зависят условия работы фундамента в грунте, его конструкция и способ возведения.
В основаниях фундаментах могут залегать различные горные породы. По принятой в нашей стране классификации они подразделяются на скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Меры, с помощью которых удается улучшить грунтовые основания, могут быть механическими, физическими и химическими. Первые сводятся к замене слабых грунтов более прочными или их уплотнению, вторые – к осушению, а в некоторых условиях - к обводнению грунтов (например, лессовидных), третьи – к созданию новых, более прочных связей между частицами грунта химическими реактивами, цементацией, термическим и электрохимическим закреплением.
Если под подошвой фундамента залегают слабые, сильно сжимаемые грунты, то их удаляют на некоторую глубину и заменяют песчаной подушкой. Песчаная подушка за счет рассеивания в ее толще давлений от фундамента снижает напряжения в слабом грунте и тем самым повышает несущую способность, а так же уменьшает сжимаемость основания.
Высота подушки h должна быть такой, чтобы давление на слабый грунт не превышало его несущей способности.
Песчаные подушки отсыпают из чистого крупнозернистого песка слоями толщиной 15 – 20см, поливают водой и тщательно уплотняют до плотности 1,6 – 1,7тс/м3. Применение песчаных подушек не рекомендуется при переменном уровне грунтовых вод, когда возможно заиливание песка. При лессовых грунтах песчаные подушки способствуют увлажнению и просадкам грунта. В этих случаях подушки делают из глины или местного перемятого грунта.
Уплотнение грунтов достигается укаткой, трамбованием, вибрированием, устройством песчаных и грунтовых свай. Укатку катками применяют для уплотнения супесей, суглинков и глин с коэффициентом водонасыщения не более 0,7. При соответствующей массе катка и числе проходов удается уплотнить грунт на глубину до 1…1,5м. Более глубокое уплотнение достигается тяжелыми механическими, дизельными или пневматическими трамбовками. Трамбование производят до тех пор, пока не будет достигнут «отказ» - понижение поверхности грунта от удара трамбовки на постоянную величину, равную 1 -2см для глинистых грунтов, 0,5 – 1см для песчаных и 1 – 1,5см для лессовидных. Наиболее простой и часто применяемый способ уплотнения – трамбование механическими трамбовками. Уплотнение грунта трамбованием возможно, если его водонасыщение не превышает 0,6.
Осушение применяют для упрочнения водонасыщенных глинистых грунтов путем устройства вертикальных песчаных дрен. Дрены изготовляют, погружая в грунт обсадные инвентарные трубы диаметром 30…50см и заполняя образующиеся скважины песком. При обжатии грунта нагрузкой вода выдавливается из его пор и через дрены удаляется наружу. Для ускорения осушения на поверхности дрен отсыпают подушки из песка. Дрены располагают на взаимном расстоянии 2…10м. Вместо песка скважины могут быть заполнены другим фильтрующим материалом, например картоном.
Для защиты лессовидных грунтов от увлажнения и просадки нужно отводить поверхностные и производственные воды от фундаментов путем соответствующей планировки застраиваемой территории, устройств вокруг зданий водонепроницаемого покрытия, заполнения пазух котлованов местным перемятым водонепроницаемым грунтом. Ширина водонепроницаемого покрытия равна примерно удвоенной глубине заложения фундамента.
При мощности просадочного грунта более 10м прибегают к предварительному его замачиванию. Предпостроечное замачивание имеет целью искусственно вызвать просадку грунтов до возведения на них сооружения и тем предохранить его от опасных деформаций. Замачивают грунт в котловане небольшой глубины слоем воды толщиной 0,4…0,6м. Уплотнение грунта считается законченным, если просадка достигнет 0,5м в сутки. После того как верхний слой грунта подсохнет, его уплотняют трамбованием.
Закрепление грунтов нагнетанием цементного раствора применяют для крупнозернистых песков, отложений гальки и гравия, трещиноватых скальных пород с коэффициентом фильтрации от 80 до 200м/сут. Цементация производится водно – цементными или песчано-цементными растворами через циркуляционные инъекторы. Цементация считается оконченной, если поглощение раствора в течение 20мин при заданном давлении не превышает 0,5л. Для цементации применяют цементы тонкого помола марки не ниже 400. Если грунтовые воды агрессивны, то употребляют соответствующие устойчивые виды цементов.
Для прокладки подземных сетей чаще всего используют открытый способ, при котором коммуникации укладываются в траншеи. Разбивочные работы по устройству траншей начинают с выноса на местность оси трассы и характерных ее точек. При разбивке коммуникаций, идущих рядом в несколько параллельных ниток (например, кабелей), выносят на местность оси двух крайних. Для производства земляных работ трассу коммуникации закрепляют кольями через 5…20м. Одновременно с этим обозначают грани траншеи. При рытье траншеи возникает необходимость зачистки ее дна до проектной отметки. Эту работу во многих случаях выполняют способом визирок, сущность которого заключается в следующем: в обносках закрепляют опорные визирки таким образом, чтобы плоскость, проведенная через их верхние грани, была параллельна дну запроектированной траншеи с соблюдением проектного уклона. Перемещая ходовую визирку вдоль дна траншеи через 3..5м, определяют проектные отметки, по которым окончательно зачищают дно траншеи. Аналогичным образом используют способ визирок и при укладке труб. Однако этот способ не обеспечивает требуемую точность на уклонах, меньших 0,003.
При проектировании и строительстве дорог и мостов используют метод камерального трассирования. Трассирование выполняют способом попыток или построением линии допустимого уклона.
Способ попыток, применяемый в равнинной местности, состоит в следующем: между заданными точками намечают на карте кратчайшую трассу, по которой составляют продольный профиль с проектом линии будущей дороги. На основании анализа продольного профиля выявляют места, в которых трассу целесообразно сдвинуть вправо или влево, чтобы отметки местности совпали с проектными.
В условиях местности со сложным рельефом самый распространенный прием – построение в заданном направлении линии предельно допустимого уклона для данной категории трассы. Для этого по карте данного масштаба 1:М и по высоте сечения рельефа h определяют величину заложения d для предельно допустимого уклона iпред. По найденному заложению d на карте выделяют участки, отличающиеся по характеру трассирования, так называемые участки вольного и напряженного ходов. Участки местности, для которых средний уклон больше предельно допустимого, называют напряженным ходом. Участки, где уклон меньше допустимого, называют участками вольного хода.