Действующий
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.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image231.gif)
В качестве основной расчетной схемы принимается случай равномерно распределенной нагрузки без возможности бокового расширения.
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.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image232.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image203.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image195.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image195.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image233.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image195.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image233.gif)
Далее для конкретных гидрогеологических условий участка расположения сооружения, т.е. в заданной точке с координатами
, на основе решения соответствующей фильтрационной задачи подъема уровня подземных вод
находят функцию
. Задаваясь последовательно различными величинами подъема подземных вод
(лучше кратными элементарным слоям от нижней границы
), определяют время подъема
. Для каждого значения
находят значение
с учетом взвешивающего действия поднявшихся подземных вод, причем
. При этом принимают, что поднимающийся уровень грунтовых вод как бы останавливается и вновь полученная
заново разбивается на элементарные слои, но таким образом, чтобы граница одного из слоев совпала с положением уровня подземных вод.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image234.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image215.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image235.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image236.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image195.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image237.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image236.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image238.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image239.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image240.gif)
Затем для каждого расчетного положения уровня грунтовых вод суммируют осадки слоев, расположенных ниже уровня подземных вод
. На основе полученных расчетов строят график
, т.к.
.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image241.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image242.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image243.gif)
При подъеме уровня подземных вод под зданием и сооружением действуют силы, с одной стороны, вызывающие дополнительные сжимающие напряжения в грунте основания, с другой - снижающие их действие. Первая группа сил (на единицу площади) вызывает осадки грунтов. Это давление от веса здания и сооружения
, от собственного веса грунта
и от дополнительных сил.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image232.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image244.gif)
Принимается, что к началу подъема уровня подземных вод осадки грунта с естественной влажностью под действием указанных сил уже произошли. Дополнительные силы - это силы, возникающие вследствие инфильтрации воды от источника
(например, утечка из водонесущих коммуникаций или фильтрационные потери из различных водоемов), и силы, действие которых связано с образованием техногенных верховодок на плохопроницаемых прослойках
. Они вызывают сжимающие напряжения в грунтах, залегающих ниже подошвы указанных прослоек.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image245.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image246.gif)
где
- недостаток насыщения (см. табл.36);
- удельный вес воды, кН/м
;
- положение фронта замачивания, продвигающегося вниз от действующего источника, м; определяется методом последовательных приближений по формуле
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image248.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image249.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image44.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image250.gif)
Грунты | Число пластичности | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
Глины | >0,17 | 0,4-0,6 | 0,67-1,5 | 0,005-0,05 | 0,005-0,01 |
Суглинки | ![]() | 0,35-0,5 | 0,5-1 | 0,05-0,1 | 0,01-0,05 |
Супесь | ![]() | 0,35-0,45 | 0,5-0,85 | 0,1-0,2 | 0,05-0,15 |
Пески пылеватые | - | 0,3-0,4 | 0,6-0,8 | 0,1-0,25 | 0,05-0,2 |
Значение
определяется на основе соответствующих фильтрационных расчетов или может быть приближенно заменено средней величиной, т.е.
. Значение
обычно не превышает 0,05 МПа.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image262.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image263.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image246.gif)
Распределения нормальных напряжений
и
в грунте оснований от дополнительных нагрузок веса воды
и
определяются в зависимости от формы источника и верховодки в плане (прямоугольник, круг, полоса и т.д.) по тем же зависимостям, что и от давления фундамента.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image245.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image264.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image265.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image266.gif)
Вторая группа сил снижает воздействие эффективных напряжений от первой группы. Это напряжение от гидростатического
и гидродинамического
взвешивания (действием последнего пренебрегаем), которое (
) определяется по следующей зависимости
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image267.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image268.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image269.gif)
Значения
при существующих скоростях подъема уровня грунтовых вод, как правило, невелики и ими часто можно пренебречь.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image268.gif)
при существующих нагрузках
и
только за счет снижения модуля деформации грунтов при их водонасыщении;
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image232.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image244.gif)
при возникающих дополнительных нагрузках (от действия техногенной верховодки и инфильтрующихся вод).
Необходимо иметь в виду, что в процессе строительства или непосредственно после его окончания и дальнейшей эксплуатации сооружения дополнительные напряжения
и
и соответственные им осадки могут возникнуть вне всякой связи с поднимающимися подземными водами.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image272.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image273.gif)
2.114. Проектирование предупредительных, постоянно действующих водозащитных мероприятий (дренажи, экраны, завесы, гидроизоляция и т.д.), а также стационарной сети наблюдательных скважин и пунктов наблюдений за динамикой влажности, выполняемых на основе проведенных оценок потенциальной подтопляемости, производится в соответствии с "Рекомендациями по проектированию и расчетам защитных сооружений и устройств от подтопления промышленных площадок грунтовыми водами" (ВНИИ ВОДГЕО, ПНИИИС, 1977 г.), с учетом пп.2.82, 2.83, 2.109.
2.115. Учитывая, что частные мероприятия, направленные на борьбу с подтоплением отдельных зданий и сооружений или только отдельных участков, малоэффективны, все защитные и предупредительные мероприятия необходимо объединять в комплексную систему инженерной защиты территории города (предприятия), которая должна включать: общее водопонижение, организацию поверхностного стока, локальную защиту отдельных зданий и сооружений, создание надежной системы водоотведения, методы борьбы с утечками и т.д. При этом следует учитывать необходимость предупреждения не только подтопления, но и неблагоприятных его последствий.
2.116(2.23). Если подземные воды или промышленные стоки агрессивны по отношению к материалам заглубленных конструкций или могут повысить коррозионную активность грунтов, должны предусматриваться антикоррозионные мероприятия в соответствии с требованиями СНиП по проектированию защиты строительных конструкций от коррозии.
2.117(2.24). При проектировании оснований, фундаментов и других подземных конструкций ниже пьезометрического уровня напорных подземных вод необходимо учитывать давление подземных вод в котлованы, вспучивание дна котлована и всплытие сооружения.
2.118. Возможность прорыва напорными водами вышележащего слоя грунта, если в основании проектируемого сооружения залегают водоупорные слои глины, суглинки или илы, подстилаемые слоем грунта с напорными водами, проверяется по условию
где
- удельный вес воды;
- высота напора воды, отсчитываемая от подошвы проверяемого водоупорного слоя до максимального уровня подземных вод;
- расчетное значение удельного веса грунта проверяемого слоя;
- расстояние от дна котлована или верха пола подвала до подошвы проверяемого слоя грунта.
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image57.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image275.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image276.gif)
![](https://dokipedia.ru/sites/default/files/doc_files/514/354/5/files/image105.gif)
Если условие (16) не удовлетворяется, необходимо предусматривать в проекте искусственное понижение напора водоносного слоя (откачка или устройство самоизолирующихся скважин). Искусственное снижение напора подземных вод должно быть предусмотрено на срок, пока фундамент не приобретает достаточную прочность, обеспечивающую восприятие нагрузки от напора подземных вод, но не ранее окончания работ по обратной засыпке грунта в пазухи котлована.
2.119. При заглублении фундаментов ниже пьезометрического уровня подземных вод следует учитывать, что возможны два случая:
заглубление в грунт, подстилаемый водоносным слоем с напорными водами, когда возможен прорыв грунтов основания, подъем полов и т.п.; в этом случае следует предусматривать мероприятия, снижающие напор (например, откачку воды из скважины), или увеличивать пригрузку на залегающий в основании грунт;
заглубление в грунт водоносного слоя, когда возможны размывы, разрыхление грунтов, коррозия и другие повреждения фундаментов; в этом случае кроме снижения напора может предусматриваться также закрепление грунтов.
При ожидаемом понижении уровня подземных вод, например при работе дренажа, следует учитывать возникновение дополнительной осадки фундамента, которая происходит вследствие того, что из-за снятия взвешивающего действия воды в зоне между прежним и новым положением уровня подземных вод природное давление на все лежащие ниже слои грунта возрастает, а также вследствие возможной механической суффозии грунта.
2.120. При проектировании оснований и выборе способов производства работ следует учитывать, что возможно появление больших осадков при применении открытого водоотлива, вызывающего вынос частиц грунта из-под фундаментов, особенно, если верхняя часть основания сложена песками.
Следует учитывать, что если под верхними слоями грунта лежит песчаный грунт, то понижение уровня подземных вод в котловане открытым водоотливом или методами глубинного водопонижения может распространяться на большие расстояния, измеряемые десятками метров. Вследствие этого возможно появление осадок соседних, уже существующих зданий и сооружений.