Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к...

Действующий

При отсутствии режимных наблюдений указанной продолжительности допускается количественную оценку подтопления заменить качественной и использовать ее для проектирования защитных мероприятий.

2.108. Количественная оценка возможного повышения уровня поземных вод

выполняется на основе аналитических расчетов, а в сложных гидрогеологических и техногенных условиях - с применением моделирования на ЭВМ и аналоговых устройствах. Оценки возможного повышения уровня подземных вод

на различные моменты времени на основе аналитических расчетов выполняются в соответствии с "Рекомендациями по прогнозу подтопления промышленных площадок грунтовыми водами" (ВОДГЕО, ПНИИИС. М., 1976), а на основе математического моделирования - в соответствии с "Рекомендациями по методики оценки и прогноза гидрогеологических условий при подтоплении городских территорий" (М.: Стройиздат, 1983). Затем определяется критерий Р и степень потенциальной подтопляемости. Для неподтопляемых территорий уровень подземных вод принимается постоянным и учитываются лишь его сезонные и многолетние колебания.

2.109. Основой для производства количественной оценки изменения гидрогеологических условий является изучение гидродинамической обстановки застраиваемой и эксплуатируемой территории.

Под гидродинамической обстановкой (гидродинамическими условиями) территории понимается возникающая в ее пределах (рассматриваемая область фильтрации) под действием строительства и эксплуатации различных сооружений новая структура водного баланса, сочетание различных типов режимов подземных и особенно грунтовых вод и в итоге - совокупность изменяющихся во времени векторных полей уровней подземных вод, градиентов напора, фильтрационных сил и скоростей фильтрации при переменных во времени и пространстве краевых условиях. Оценка гидродинамических условий застраиваемой территории проводится в следующей последовательности.

1. Сбор материалов изысканий прошлых лет, их систематизация и выполнение предварительной типизации. Проведение при необходимости дополнительных полевых работ, окончательная типизация гидрогеологических (природных и техногенных) условий и проведение соответствующего районирования территории. Рекомендуемая схема районирования населенного пункта по условиям застройки приведена в табл.34.

Таблица 34

Ин- декс	Функциональ- ная зона	Индекс	Район	Индекс	Участок*	Индекс	Площадка
* Характеризуется удельным расходом в м /сут (на 1 га), проходящим по всем водонесущим коммуникациям (водоснабжения и водоотведения) данного участка.
I	Селитебная	А	Весьма старая застройка	а	1-2-этажная застройка; редкая сеть водопровода, дождевая и фекальная канализация, теплосеть отсутствует	1	Отдельные крупные здания (НИИ, универмаги, школы, вузы и др.) и сооружения (крытые рынки, стадионы, спортзалы, бассейны, фонтаны и др.)
				б	3-4-этажная застройка; имеется сеть водопровода; фекальная канализация и редкая теплосеть, дождевая канализация отсутствует	2
		Б	Старая застройка	а	1-3-этажная застройка; имеется водопровод, фекальная канализация, теплоснабжение выборочные; дождевая канализация отсутствует; вдоль магистральных дорог - кюветы	3	Спецсоору- жения (набережные, подземные сооружения и др.)
				б	4-5-этажная застройка; имеется водопровод, фекальная канализация, теплосети, дождевая канализация; выборочные, вдоль дорог кюветы	4	Городские площадки
		В	Новая застройка	а	5-16-этажная застройка; микрорайоны; имеется густая сеть водопроводов, фекальной канализации и теплоснабжения; дождевая канализация имеется только на отдельных улицах; дороги имеют профиль
		Г	Зеленые насаждения	а	Парки и скверы	1	Отдельные парки и огороды
				б	Сады и огороды	2
II	Промзона	А	Предприятия с мокрым технологическим процессом	а	Металлургические и ТЭЦ	1	Отдельные крупные цехи или сооружения, градирни
				б	Химические и нефтехимические
		Б	Предприятия с сухим технологическим процессом	а	Элеваторы, мукомольные заводы, хлебоприемные пункты и т.д.	2	Технологи- ческие накопители и др.
				б	Электронная и радиотехническая промышленность
		В	Предприятия с полусухим технологическим процессом	а	Машиностроительные, станкостроительные и трубопрокатные заводы	3	Территории, занятые зелеными насажде- ниями
				б	Текстильная и пищевая промышленность
III	Коммунально- складская	А	Торговые склады	а	Склады материально- технического снабжения сельхозтехники, Центросоюза, Госснаба и других ведомств	1	Отдельные складские помещения
				б	Склады торговые, общетоварные и специализированные
				в	Склады (базы) для хранения овощей и фруктов	2 3	Цеха Корпуса и др.
			Предприятия коммунального хозяйства	а	Предприятия по использованию вторичного сырья
				б	Фабрики-прачечные, химчистки, бани и др.
				в	Предприятия по обслуживанию средств транспорта

Районирование проводится в масштабах 1:25000, 1:10000, 1:5000 (в зависимости от размеров), отдельные площадки не картируются или рассматриваются в виде врезок более крупного масштаба (1:1000 и 1:500). Кроме того, могут выделяться участки с различной плотностью водонесущих коммуникаций (водопровод, хозяйственно-фекальная канализация, теплосети, дождевая канализация и др.) и различным удельным (на 1 га) расходом воды, проходящим по соответствующим участкам коммуникаций, из которых возможны утечки с различной интенсивностью; при картировании выделяются и отдельные крупные коллекторы, а также системы дренажей, водозаборов и т.д.

Принципиальная схема районирования территории по природным условиям, которая выполняется на топоснове, приведена в табл.35. При проведении данного районирования предполагается наличие ряда карт соответствующего масштаба: геоморфологической, инженерно-геологической, геолого-литологических комплексов, фильтрационных свойств грунтов, уровней подземных вод, водоупоров и слабопроницаемых прослоек, а также зон с различными значениями

Таблица 35

Ин- декс	Зона* (гидрогра- фическая)	Ин- декс	Район (геоморфо- логический элемент)	Ин- декс	Подрайон** (геолого-литог- рафический разрез, комплекс	Ин- декс	Участок (тип режима)	Ин- декс	Площадка
_______________ * Часть территории города, расположенная между рекой и притоками 1, 2, 3 и т.д. порядка. ** Характеризуется также прочностными и деформационными свойствами грунтов оснований.
I	Междуречье (наименование рек, лево- и правобережье)	А	Пойма	а	Разрез	1	Естественный (водораздельный, прибрежный и т.д.)	П П П	Часть территории участка, характери- зующаяся постоян- ными по простиранию и в разрезе фильтра- ционными свойствами и краевыми условиями
						2	Слабонарушенный, естественный	П П П
						3	Искусственный	П П
				б	Разрез	1 2 3
				в	Разрез	1 2 3
		Б	Терраса	а
				б
				в
		В		а
				б
				в
II	Междуречье	А	Пойма	а
				б
				в

Сочетание таксонов (табл.34, 35) позволяет на карте города выделить гидрогеологические элементы - участки территорий, для которых в дальнейшем принимаются расчетные схемы, а также служат основанием для размещения наблюдательных скважин.

На этом этапе решаются следующие основные задачи:

типизация гидродинамических условий (гидравлики потоков, их структуры, условий связи поверхностных и подземных вод, условия их залегания, питания и разгрузки, виды границ и типы граничных условий, типизация полей гидродинамических потоков, а также фильтрационного строения пластов);

изучение и типизация режимов подземных вод (в первую очередь грунтовых и вод зоны неполного насыщения, в том числе зоны аэрации);

выявление и типизация существующих и потенциальных факторов и источников изменений гидродинамических условий;

предварительный выбор расчетных схем.

2. Построение геофильтрационной модели. На этом этапе решаются следующие основные задачи:

схематизация гидродинамической обстановки (определение размеров и конфигурации отдельных областей фильтрации, типы граничных условий, установление характера изменчивости фильтрационных параметров в выделенных границах областей фильтрации, проведение соответствующего районирования);

схематизация техногенных условий (техногенной нагрузки) в виде различных по характеру составляющих водного баланса, условий застройки и проведение соответствующего районирования;

выделение гидродинамических (гидрогеологических) элементов, сочетающих гидродинамические условия и техногенную нагрузку;

выбор расчетной схемы для каждого гидродинамического (гидрогеологического) элемента и исходного уравнения (в зависимости от целесообразности применения в каждом конкретном случае гидродинамической или гидравлической теории движения подземных вод и наличия исходных данных), граничных условий, особенно в области питания.

3. Выполнение прогнозной оценки гидродинамической обстановки на данной территории проводится в зависимости от поставленной цели на основе решений, полученных аналитическим методом или с применением АВМ и ЭВМ; при этом необходимо оценивать не только возможность подъема уровней (напора), но их снижение, т.е. дренированность (естественную и искусственную).

4. Выполнение прогнозной оценки, возможности возникновения или интенсификации геологических процессов - неблагоприятных последствий изменения гидродинамической обстановки.

2.110. При проектировании оснований зданий и сооружений расчетный уровень (

) подземных вод (определяется проектной организацией) необходимо принимать на 0,5 м выше прогнозного на потенциально подтопляемых территориях для микрорайонов новой застройки, реконструируемых городских территорий, отдельных зданий и сооружений массового строительства и на 0,75-1 м выше - для ответственных промышленных сооружений, уникальных гражданских зданий и для специальных зданий и сооружений, имеющих технические подполья глубиной более 3 м.

Примеры оценки потенциальной подтопляемости застраиваемой территории (участка).

Пример 1. Проектируется строительство предприятия химической промышленности на площадке, сложенной просадочными суглинками мощностью 12 м и подстилаемой юрскими глинами,

=5 м. Тип грунтовых условий по просадочности - первый. Грунтовые воды, по данным изысканий, находятся на глубине

=11 м. Площадка расположена в зоне переменного увлажнения. Природные условия территории по табл.32 относятся к схеме N 1.

Согласно заданию на проектирование количество потребляемой предприятием воды составляет 10000 м

/сут на 1 га площади, которую будет занимать предприятие. В соответствии с табл.31 по количеству потребляемой воды предприятие относится к группе Б.

По табл.33 находим, что предприятие группы Б по природным условиям, соответствующим схеме N 1 (по табл.32), относятся к типу I территории по потенциальной подтопляемости, для которого вероятность подтопления значительная. Скорость подъема

м/год за 10 лет и

=10 м.

Отсюда определяем по зависимости (9)

=(11-10)5=0,2, т.е. территория потенциально подтопляема, так как

. По формуле (11) определяем

=(11-5)/1=6 лет.

Таким образом, территория предприятия относится ко второй степени по потенциальной подтопляемости.

Пример 2. Проектируется строительство элеватора на площадке

=10 м. По данным изысканий, на стадии выбора площадки, природные условия соответствуют схеме N 6 (табл.32). По количеству потребляемой воды (менее 50 м

/сут на 1 га) элеватор относится к группе Д (табл.31).

По табл.33 определяем, что сочетание схемы природных условий с предприятием группы Д соответствует IV типу территории по ее потенциальной подтопляемости, т.е. возможность подтопления ее минимальна. Скорость подъема грунтовых вод

=0,1 м/год, т.е. за 10 лет

=1 м.

Определяем по зависимости (9)

=(15-1)/10=1,4, т.е. территория не является потенциально подтопляемой, так как

По формуле (11) определим

=(15-10)/0,1=50 лет. Таким образом, территория элеватора по степени потенциальной подтопляемости ниже пятой (

лет), т.е. данную территорию следует считать условно потенциально неподтопляемой.

2.111(2.22). Если при прогнозируемом уровне подземных вод (пп.2.84(2.18)-2.106(2.21) возможно недопустимое ухудшение физико-механических свойств грунтов основания, развитие неблагоприятных физико-геологических процессов, нарушение условий нормальной эксплуатации заглубленных помещений и т.п., в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия, в частности:

гидроизоляция подземных конструкций;

мероприятия, ограничивающие подъем уровня подземных вод, исключающие утечки из водонесущих коммуникаций и т.п. (дренаж, противофильтрационные завесы, устройство специальных каналов для коммуникаций и т.д.);

мероприятия, препятствующие механической или химической суффозии грунтов (дренаж, шпунт, закрепление грунтов);

устройство стационарной сети наблюдательных скважин для контроля развития процесса подтопления, своевременного устранения утечек из водонесущих коммуникаций и т.д.

Выбор одного или комплекса указанных мероприятий должен проводиться на основе технико-экономического анализа с учетом прогнозируемого уровня подземных вод, конструктивных и технологических особенностей, ответственности и расчетного срока эксплуатации проектируемого сооружения, надежности и стоимости водозащитных мероприятий и т.п.

2.112. При подъеме уровня подземных вод могут происходить дополнительные осадки грунтов оснований.

Подтопление застроенных территорий подземными водами ведет к водонасыщению грунтов оснований, ухудшению их деформационных характеристик и изменению напряженного состояния сжимаемой толщи основания.

Водонасыщение грунтов при подъеме подземных вод может привести к дополнительным деформациям оснований, в том числе вследствие дополнительных осадок. Это происходит в случаях, когда здания или сооружения были запроектированы без учета полного водонасыщения грунтов оснований, что независимо от подъема грунтовых вод требуют существующие нормативные документы.

Подъем подземных вод вызывает изменение напряженного состояния грунтов оснований вследствие гидростатического и гидродинамического взвешивания. При инфильтрации воды из постоянно действующего источника утечек в грунтах оснований возникают дополнительные вертикальные нормальные напряжения, величины которых связаны с динамикой продвижения фронта насыщения. Для зоны, расположенной ниже границы фронта, эти напряжения являются эффективными и вызывают дополнительные осадки.

2.113. Осадка грунтов в связи с подъемом уровня подземных вод определяется методом послойного суммирования. При этом принимается, что на каждый расчетный момент времени осадка достигает конечной величины. Поднимающийся уровень подземных вод в каждый момент времени разделяет сжимаемую зону на два слоя (водонасыщенный и с естественной влажностью) с различными деформационными характеристиками, поэтому даже для однородного основания расчет деформаций ведется как для двухслойного. При этом принимается, что сжимаемая толща грунта равна глубине расположения водоупора или менее ее величины.

Расчет деформации грунтов в процессе подъема уровня подземных вод ведется с учетом относительно малых скоростей динамики их уровня (

1-1,5 м в год) на основе использования метода смены стационарных положений. В этом случае в каждый выбранный момент времени положение уровня подземных вод условно принимается установившимся и для него определяется конечная (стабилизированная) осадка.

В качестве основной расчетной схемы принимается случай равномерно распределенной нагрузки без возможности бокового расширения.

Последовательность расчета дополнительной осадки при подъеме уровня подземных вод следующая.

Для рассматриваемого сооружения строят эпюру сжимающих напряжений

по вертикали при первоначальном положении уровня подземных вод

, т.е. до его подъема, и определяют размер сжимаемой зоны

. Затем

разбивают на элементарные слои

с учетом литологического строения грунтов основания, размера самой

и характера эпюры распределения напряжений от нагрузки существующего здания или сооружения, например,

=0,5-1 м.

Форма поиска