Подземные воды и проблемы строительства

      Если  в какой-либо точке в месте  залегания напорных вод будет  пробурена скважина, то вода поднимается  в ней до линии пьезометрического  уровня. Следовательно, если линия пьезометрического  уровня проходит выше дневной поверхности  – будет происходить фонтанирование.

Строительная  деятельность человека в наше время существенно сказывается на положении уровней грунтовых вод. Водохранилища, пруды, системы орошения, судоходные каналы и многие другие сооружения интенсивно повышают уровни грунтовых вод, приводят к формированию горизонтов верховодок. При проектировании такого типа сооружений необходимо предусматривать возможное влияние подземных вод на ранее построенные сооружения.

      В областях распространения лессовых пород на площадках жилых районов  и особенно на участках промышленных сооружений уровень грунтовых вод с течением времени, как правило, повышается. Глубина залегания зеркала от поверхности земли в ряде случаев составляет 1-3 м. Это связано с утечками воды из водопроводных и канализационных систем, уменьшением испарения воды вследствие застройки территории и т.д. В тех случаях, когда лессовые основания подстилаются хорошо проницаемыми породами (пески, галечники и др.), накопления грунтовых вод не происходит, однако в самой лессовой толще, по крайней мере, в её верхней части, возможно формирование верховодок.

      Резкое  понижение уровня грунтовых вод  вызывает различные откачки (из колодцев, скважин, шахт и т.д.). Это может  снижать уровни на больших территориях. 

4. Замер и наблюдения  за уровнем грунтовых вод. 

      Глубина залегания грунтовой воды измеряется либо в относительных единицах, представляющих собой глубину расположения уровня от поверхности земли, либо в абсолютных отметках, определяющих положение поверхности  грунтовой воды над уровнем моря. Практически вначале всегда измеряется относительная глубина, а затем она пересчитывается на абсолютные значения.

      Измерение глубины залегания грунтовых  вод производится в основном в  период инженерно – геологических  изысканий, т.е. перед проектированием  зданий и сооружений. Наблюдения (замеры) за уровнем грунтовых вод нередко проводят во время строительства и в период эксплуатации сооружений (постоянные наблюдения). Необходимость в этом возникает в тех случаях, когда происходит подъем уровней и появляется опасность подтопления фундаментов и подземных помещений. Для определения глубины залегания и последующих наблюдений за уровнем воды используют буровые скважины, выполненные в необходимых местах одиночно или расположенные в определенном порядке (по сетке или створам).

        В каждой скважине определяют: глубину появления воды, установившийся  уровень, называемый статическим.

      Замеры  уровня воды должны производится от одной  определенной точки у устья скважины с точностью в 1-2 см. Для определения  глубины залегания уровня используют: а) мерную рейку (для замеров на небольшой глубине; б) размеченные на метры тонкие тросы, на концах которых подвешены различные приспособления, подающие сигнал при соприкосновении с водой;                                 в) уровнеизмерители с электрическими цепями; г) поплавковые измерители (для длительных наблюдений за положением уровня воды). 
 

Рис 1. Приспособления для измерения уровня грунтовых  вод:

1 – мерная  рейка в шурфе; 2 – мерный трос  с хлопушкой; 

3 – стационарный поплавковый измеритель в скважинах 

5. Карты грунтовых  вод 

      Знание  режима грунтовых вод имеет большое  значение для строительства. Так, например, исследования строительной площадки могут  быть произведены в засушливый сезон  и грунтовые воды будут обнаружены  на значительной глубине. В соответствии с этим проект здания или сооружения и проект производства строительных работ будут составлены без учета наличия грунтовых вод. Однако в дождливый сезон уровень вод может подняться и вызвать затруднения  в производстве строительных работ или даже в эксплуатации выстроенного здания.

      Для суждения об условиях залегания грунтовых  вод строят карты гидроизогипс –  линий, соединяющих торчки зеркала  грунтовых вод, лежащих на одном  уровне. По отношению к зеркалу  грунтовых вод они играют ту же роль, что и горизонтали по отношению к рельефу заданной поверхности. Построение гидроизогипс производят по тем же правилам, что и построение горизонталей.

      Карта гидроизогипс широко используется для  установления направления потока грунтовых вод, величины напорного градиента, глубины залегания воды, выбора места под колодцы и дренажные устройства. Карта дает возможность найти наиболее благоприятные участки для строительства зданий с глубоко залегающими фундаментами. По куполообразным поднятиям зеркала можно установить места, где происходят интенсивные утечки из подземных водоводов

      Гидроизогипсы фиксируют положение уровня грунтовых  вод на определенное время. Для определения  колебаний уровня грунтовых вод  проводят стационарные наблюдения и составляют графики, позволяющие установить режим грунтовых вод.

      Аналогично  карте гидроизогипс строится карта  гидроизопьез для оценки поверхности  напорных вод. 

Рис 2. Карта  гидроизогипс и горизонталей земной поверхности:

1 – гидроизогипсы; 2 – горизонтали; 3 – участки временного заболачивания 
 
 
 

6. Методы борьбы с грунтовыми водами 

      Гидрогеологические  изыскания, проводимые перед проектированием  и строительством, устанавливают  возможное влияние грунтовых  вод на здания и сооружения. Во многих случаях необходимость в этих работах появляется в связи с подъемом уровня грунтовых вод уже на застроенных территориях. В тех случаях, когда грунтовые воды осложняют строительство и будут мешать в дальнейшем, принимают решение о понижении их уровня. Снижение уровня грунтовых вод и поддержание его в нужном положении достигается осуществлением дренажа. Водопонизительные дрены могут быть совершенными и несовершенными. В первом случае они прорезают весь водоносный слой и сами дрены лежат на водоупоре. Несовершенные дрены располагаются в водоносном слое и до водоупора не доходят.

      При дренировании грунтовых вод различают  следующие типы дренажей: горизонтальный, вертикальный и комбинированный.

      Горизонтальный тип дренажа обеспечивает понижение уровня отводом воды с помощью канав (траншей) и подземных галерей. Отток воды происходит самотеком. Наибольшая глубина открытых траншей 5-6 м.

      Вертикальный  тип дренажа обеспечивает понижение уровня грунтовых вод откачкой насосами или пропуском воды самотеком в нижележащие водопроницаемые слои. Вертикальный дренаж может осуществляться с помощью водопонизительных скважин и иглофильтровых установок.

      Комбинированный тип дренажа объединяет вертикальные и горизонтальные дрены.

      В зависимости от расположения дренажей в плане и по отношению к направлению движения грунтовых вод различают следующие виды дренажей: систематический, головной, береговой, кольцевой, а также пластовый и вентиляционный. Каждый вид дренажа сопровождается обязательным устройством отвода поверхностных вод с осушаемой территории.

Литература

1. Ананьев В. П., Коробкин В. И. Инженерная геология. Высшая школа, 1973.
2. Пешковский Л. М., Перескокова Т. М. Инженерная геология. Высшая школа, 1982.