4.1.2. Захист території від підтоплення та її осушення
Ведення будівельних робіт та нормальна експлуатація території часто ускладнюється підтопленням та заболоченням. При цьому фундаменти будинків і підвалів можуть підтоплюватись не тільки ґрунтовими, але й капілярними водами.
Підтоплення є результатом дії 3-х видів води: так званої верхньої води (верховодки), основного шару ґрунтової води в ненапірних горизонтах і напірних вод.
Основним джерелом живлення підземних вод є атмосферні осадки. Погане водовідведення з поверхні і проникливі для води ґрунти сприяють інфільтрації води з поверхні в ґрунт.
Отже, підземні води можна розділити на такі типи: верховодка, основний горизонт і між пластикові води.
Верховодка утворюється на слабопроникливих лінзах у проникливих ґрунтах близько до поверхні землі.
Розташування її має локальний характер і обмежене районом розміщення непроникливих лінз (рис. 1). У засушливі роки верховодки може не бути.
Першим водоносним шаром є основний горизонт, розміщений на водоупорному шарі, який займає значну пощу. Потужність основного горизонту вод залежить від середньорічного об’єму осадків, що випадають на поверхню грунту.
Грунтові води мають непостійний горизонт на водоупорному шарі. Рівень горизонту води може коливатися під впливом інтенсивних опадів, у результатів чого підтоплюються підвали будівель і прилягаюча територія. Підвищення рівня ґрунтових вод може також виникати внаслідок інших причин, наприклад витоку води з трубопроводів, каналізації, резервуарів тощо.
Напірні, або міжпластові водоносні горизонти знаходяться між верхнім і нижнім водоупорами. Води цих горизонтів утворюють капілярний шар, який також часто може виступати на поверхню землі і заболочувати територією. Рух цих вод має напрям від місця живлення до виходу в струмки, ріки, озера та інші водоймища.
Інженерний благоустрій території населених пунктів забезпечує пониження рівня підземних вод.
Нормативна глибина залягання рівня ґрунтових вод на всій території населеного пункту встановлена 1.5 м, під автодорогами – 0,5-2,0 м; на території кладовищ – 2,5 м, ділянок з овочесховищами – 4,5 м, стадіонів – 1,0 м, плодових кісточкових насаджень – 2.0 м, дерево-чагарникових порід – 1,2 м, будівель з підвалами – 0,5-1,0 (від підлоги підвалу).
Територія, де близько залягають ґрунтові води, осушується шляхом підвищення відміток поверхневі землі, а також будівництвом дренажу.
Дренаж – це споруда, яка перехоплює або понижує рівень ґрунтових вод. Робота дренажу основана на здатності відводити воду дреною, яка опускається під водоносний горизонт, а також на роботі осушних канав, що відводять з прилягаючої території.
За конструкцією приймальних споруд і характером розміщення дренажу в ґрунтовому шарі розрізняють горизонтальні і вертикальні дренажі. Вони бувають берегові, систематичні, головні і кільцеві.
Рух води в горизонтальних дренажах самопливний, а відведення підземних вод з вертикальних дренажів здійснюється насосами.
Горизонтальні дренажі бувають відкритого і закритого типу. Відкриті дренажі представляють собою звичайну мережу осушних канав і використовуються на незабудованих територіях. Закриті дренажі представляють собою споруди, що розміщені нижче рівня підземних вод на глибинах, які забезпечують осушення всієї території, або захист від підтоплення окремих об’єктів.
Висота осушення між пониженим горизонтом підземних вод і проектними відмітками планування території називається нормою осушення.
Конструкція дрени виготовляється з каменю, керамічних, гончарних або інших неметалевих труб, які обкладаються шаром з піску і гравію (рис. 2).
а б
Рис. 2. Конструкція дрени і її елементи
а– переріз перпендикулярно до осі труби; б – переріз паралельно до осі труби;
1 – дренажна труба; 2 – гравійна обсипка; 3 – шар піску;
4 – отвори в дренажній трубі на стиках.
Пісковий і гравійний шари – це фільтри дренажу, які призначені для перехоплення підземних вод з прилягаючого водоносного шару. Якщо дренаж закладений під водоносний шар до водоопору, то його називають досконалим, а якщо він знаходиться в межах водоносного шару, то він іменуєтьсянедосконалим.
Горизонт ґрунтових вод над дреною і поблизу неї знижується і приймає вигляд ввігнутої лінії. Форма тієї поверхні в площі перпендикулярно до дрени називається кривою депресії (рис. 3)
Проект осушення територій, які призначені будівництва населеного пункту, або окремих його частин, розробляється на основі таких матеріалів:
1. Генерального плану населеного пункту з нанесенням геологічних свердловин.
2. Гідрогеологічної характеристики території.
3. Факторів, які обумовлюють високий рівень ґрунтових вод.
4. Характеристики водоносного горизонту, який підлягає пониженню і інші дані.
Берегові дренажі влаштовують для перехоплення води зі сторони ріки в час підвищення рівня води в ній у глибину берегової лінії. Їх трасу проектують вздовж берега ріки від сторони території, яку захищають від надмірного пере зволоження. Для випуску води з дренажу споруджують станції перекачування (рис. 4).
Рис. 4. Береговий дренаж
а – план; б – розріз; 1 – траса берегового дренажу;
2 – водозбірний приямок; 3 – стічний випуск; 4 – напірний випуск;
5 – вертикальна дрена при горизонтальному дренажі; 6 – покрівля водоупору;
7 – рівень підпору при високому рівні вод; 8 – вихід ґрунтових вод на рівні
межених вод; 9 – понижений рівень ґрунтових вод; НС- насосна станція).
Систематичний дренаж представляє собою розвинуту і рівномірно розподілену мережу канав на великій площі Цю систему використовують для осушення великих площ з високим рівнем ґрунтових вод на рівнинній місцевості.
Вона складається з окремих дрен-осушувачів, які понижують рівень підземних вод над дренажем, і головного колектора, який приймає воду з цих дрен.
Систематичний дренаж використовують для неглибокого осушення - 2,0-2,5 м при віддалі між дренами 100-150 м.
Використання цієї системи в умовах забудови населеного пункту не доцільне, тому щ розміщення будинків ускладнюється мережею дренажу, виникає велика кількість перетинів підземних комунікацій, що може спричинити виведення з дії системи, або окремих її ділянок.
Головний дренаж закладають для перехоплення ґрунтових вод, які рухаються в напрямку схилу до ріки, яру або іншої пониженої ділянки території. Як правило, головний дренаж розміщують вздовж підошви відкосу схилів гори або підвищення. Його проектують окремою дреною, яка розміщуються перпендикулярно до напрямку руху ґрунтових вод і приймає підземні води зі сторони схилів гори або підвищення (рис. 5).
Рис. 5. Схема головного горизонтального дренажу
а – план; б – розріз; 1 – траса головного дренажу; 2 – оглядові колодці;
3 – рівень води підвищений; 4 – понижений рівень води;
5 – водоупор; 6 – дрена.
Перевагою головного дренажу в планувальному відношенні є те, що протяжність дренажу на одиницю площі осушуваної території є найкоротшою порівняно з іншими системами, а трасу його розміщують за межами осушуваної території. При цій системі можна досягнути повного осушення території, яка розташована нижче головної дрени.
Кільцевий дренаж застосовують для захисту окремо стоячих будівель і споруд, якщо за межами замкнутого контуру пониження рівня підземних вод не вимагається (рис. 6).
Рис. 6. Схема кільцевого горизонтального дренажу
1 – траса дренажу; 2 – напрямок схилу; 3 – водостік; 4 – (дрени),
оглядові колодязі; 5 – не понижений горизонт ґрунтових вод;
6 – понижений горизонт ґрунтових вод;
7 – дренаж; 8 – водоупор.
Ці ж самі системи використовують і для вертикального дренажу, однак його застосування в практиці обмежена, що пов’язано з потребою відкачування вод з вертикальних дрен за допомогою спеціальних насосів.
Крім вказаних систем існує ще біологічний дренаж, електродренаж, пастовий та інші. Ці системи використовують у несприятливих геологічних умовах та при вирішенні особливих завдань захисту споруди. Біодренаж, наприклад, здійснюють за допомогою посадки на заболоченій місцевості рослинності, яка використовує для свого росту багато вологи, і в результаті приходить осушення території.
В умовах рівнинної поверхні території і високого рівня підземних від може проводитись також підсипка ґрунту і роботи з її вертикального планування. Такі заходи можливі при достатній кількості земляних мас, які знаходяться поблизу місця підсипки території.