Вопрос №24. Особенности защиты от подтопления и затопления при реконструкции.

Защита территорий от затопления

Затопление - заполнение понижений и участков речных долин в результате подъёма уровня в реках, водоёмах или подземных водах. Обычно это естественный процесс, связанный с интенсивными осадками и весенним снеготаянием. Различают затопление долговременное, при котором исключается хоз. использование затапливаемых земель, и кратковременное, при котором земли часто используются в сельском хозяйстве (напр., заливные луга, лиманное орошение). Несмотря на то что зоны затопления учитываются при строительстве населённых пунктов, многие города (Санкт-Петербург, Париж и др.) и посёлки нередко подвергаются затоплению. Борьба с затоплением включает мероприятия по эвакуации людей, строительство защитных дамб.

Иногда затопление вызывается хоз. деятельностью, происходит при заполнении ложа водохранилища и регулировании его уровня, при прорыве плотин.

Расчетные уровни воды и отметки территорий.

Обеспеченность, % - вероятность появления паводка этого уровня (1% - 1 раз в 100 лет, 10% - 1 раз в 10 лет и т.д.).

Неблагоприятные территории по уровню затопления: территории к-е затапливаются чаще одного раза в 25 лет (обеспеченность 4%) и уровень затопления более 0,6 м.

Расчетный горизонт высоких вод (гвв) – для жилых территорий 1%, для парков и плоскостных сооружений 10%, для особо ценной застройки 0,5% и для жизненно важных сооружений 0,1%.

h_{терр.расч.}=гвв_расч+0,5+h_волны

Методы защиты территории:

1 группа - вне городской территории: устройство водохранилища выше города по течению реки, устройство обводного русла;

2 группа – на городской территории: увеличение пропускной способности реки за счет расширения и углубления русла и увеличения продольного уклона (недостаток – большой объем земляных работ, область применения – небольшие реки),

Сплошная подсыпка

Область применения на относительно небольших по площади территориях при наличии резервов грунта, обычно используют совместно с увеличением русла.

Достоинства: отвод поверхностных и грунтовых вод производится обычными способами, обеспечивается доступ застройки к водной поверхности, возможна застройка отдельными участками, высокая гарантия незатопления.

Недостатки: значительные объемы земляных работ и нельзя выполнять при существующих ценных застройки и зеленых насаждений.

i_min=3‰, i_оптим =4‰, i_жел=5‰, i_пром.т.=3-30‰.

Способы укрепления: гидронамыв (выгодный) и подсыпка привозным грунтом (стоимость определяется дальностью).

Дамбообвалование.

Область применения: на значительных по площади территориях и на территориях существующей капитальной или ценной застройкой. Достоинства: меньшие объемы земляных работ и может использоваться для движения транспорта и отдыха населения. Недостатки: организация стока поверхностных вод либо за счет станции водоперекачки, либо за счет регулирующих прудов, что удорожает строительство, дамбы отрезают территорию города от водного пространства, более сложная эксплуатация, более низкая гарантия незатопления, приступить к застройке можно только после строительства дамбы.

Необходимо водонепроницаемое ядро или диафрагма. при высоте дамбы более 10 м со стороны низового откоса устраиваются бермы шириной 1,5-2 м. Трассы дамб прямолинейные или по дугам большого радиуса. Расположение дамбы относительно берега определяется устойчивостью русла, условиями подмыва и размыва береговых склонов и уклона территории. Сброс поверхностных вод с городской территории при ГМВ самотеком через тело дамбы по трубам с обратными клапанами, щитами и затворами работающими во время паводков, при ГВВ – механическая перекачка насосными станциями с подземными регулирующими емкостями или сбор воды в накопительных бассейнах, расположенных в 2-3 местах на площади водосбора.

Т.к. подъем уровня в реке ведет к подъему подземных вод, то выполняется на ряду с дамбами береговой дренаж (дополнение к придамбовому дренажу).

 

Защита территорий от подтопления

Подтопление – процесс, возникающий на территории с неглубоким залеганием уровня грунтовых вод (УГВ) или сезонной верховодки от поверхности земли, когда в неблагоприятных условиях оказывается здание, сооружение, коммуникационные каналы и элементы благоустройства.

Отрицательное действие подземных вод: подтопление территорий, ухудшение физико-механических свойств грунта, эрозия почв, рост оврагов, вызывают заболоченность территорий, затопление подвалов зданий. Подвержены до 70% территорий РФ.

Грунты делятся на: скальные у которых частицы более 2 мм (галька, гравий), песчаные с размером частиц от 0,1 до 2 мм (средние, крупные зернистые пески), глинистые породы с частицами от 0,005 до 0,001 мм (супеси и суглинки).

Свойства грунтов:

1) Водопроницаемость – способность поглощать воду и пропускать через себя. Характеризуется коэффициентом фильтрации, величина которого определяется в м/сут.

Грунты бывают водопроницаемые (к_ф > 1 м/сут, крупнообломочные, галечные породы), полупроницаемые (к_ф>1 до 0,001 м/сут, суглинки, супеси и лессовые грунты), практически непроницаемые – водоупоры (к_ф<0,001 м/сут, глины).

2) Влагоемкость – показывает способность породы вмещать и удерживать определенный объем воды при обеспеченном стекании. Влагоемкие породы – торф, глина, суглинки; слабовлагоемкие – суглинки и лессовые грунты; невлагоемкие – пески, гравий и крупнообломочные породы.

3) Водоотдача – свойство породы отдавать часть воды посредством ее стекания. Чем больше размер зерна тем больше водоотдача.

4) Капиллярность – способность грунтов подтягивать воду по капиллярам от нижележащих слоев к вышележащим. Зависит от размера форм между зернами, чем меньше размер, тем выше капиллярность. Отсутствует при размере зерна более 2 мм.

Подземные воды

1) Верховодки образуются на слабопроницаемых линзах, на небольшой площади, характер ее появления нерегулярный (сильные дожди, таяние снега). Меры защиты: правильное благоустройство территории и организованный поверхностный водоотвод.

2) Подвешенные воды – образуются в результате инфильтрации осадков на участках пород с высокой капиллярностью. Меры защиты те же.

3) Основной горизонт – первый слой от поверхности земли, располагается на водоупоре, распространяется на большой площади и имеет определенные закономерности изменения уровня.

4) Межпластовые воды – воды расположенные между двумя водоупорами, располагаются на значительной глубине, редко подтапливают городские территории. Могут быть безнапорными и напорными (артезианскими).

При расчете принимается максимальный уровень подземных вод.

Источники питания подземных вод: атмосферные осадки, русловые воды рек и водоемов, подземные воды поступающие с более высоких отметок и результаты деятельности человека.

Норма осушения - наименьшая глубина от планировочной поверхности земли до высшего уровня подземных вод.

Характер застройки	Нормы осушения
Промзона	до 15 м
Центры	5 м
Жилая и общественная застройка	2 м
-«»- с эксплуатируемыми подвальными помещениями	0,5-1 м от уровня пола подвала
Парковые и зеленые зоны, зоны спортивных объектов	1 м
Территории под с/х	0,5-1 м в зависимости от вида культуры

 

Методы защиты:

1) благоустройство территории (уклоны, покрытия, озеленение)

2) поверхностный водоотвод

3) дренажи и дренажные системы

4) нормативное уплотнение грунта при засыпке котлованов и траншей

5) закрытые выпуски водостоков с кровли здания

6) водоотводящие открытые лотки

7) устройство отмосток шириной 1 м и уклоном не менее 20 ‰

8) герметичная заделка отверстий в фундаментах на входах и выходах инженерных сетей

9) подсыпка территории

Вопрос № 25. Особенности инженерного благоустройства территории застройки с опасными геологическими процессами.

Геологические и инженерно-геологические процессы и явления - Эндогенные и экзогенные процессы, возникающие процессы и явления под воздействием разных природных факторов и их сочетаний) как вне влияния деятельности человека (геологические), так и под ее влиянием (инженерно-геологические). Характеризуются взаимообусловленностью, нестационарностью и унаследованностью развития, а также детерминированностью. Явления - результат деятельности одного или группы процессов.

Опасные геологические процессы - Геологические и инженерно-геологические процессы и гидрометеорологические явления, которые оказывают отрицательное воздействие на территории, народнохозяйственные объекты и жизнедеятельность людей (оползни, обвалы, карст, селевые потоки, снежные лавины и др.). Наиболее распространенные сочетания процессов, требующие комплексных решений: склоновые - вместе с процессами на берегах морей и водохранилищ, абразионными и эрозионными - на реках; эрозионно-селевые в долинах горных и предгорных областей - совместно с оползневыми; карстовые и суффозионные; просадочные в лессах и пепловых образованиях; снежные и снежно-каменные лавины

Геоэкологические проблемы городов весьма разнообразны и определяются, с одной стороны, природной обстановкой и с другой - планировочными решениями и их реализацией в застройке и эксплуатации городских территорий.

В качестве наиболее общих тенденций изменения геоэкологических условий можно рассмотреть следующие композиции:

1.Изменение водного баланса между поверхностными, грунтовыми и глубокими подземными водами. Наиболее обычным его следствием является повышение уровня грунтовых вод, вызываемое двумя однонаправленными процессами.

Заменой естественного почвенного покрова застроенными и заасфальтированными территориями, что практически исключает из водного баланса испарение с поверхности почвы и протечки водопроводных и канализационных систем, круглогодично обеспечивающие возможность восполнения ресурсов грунтовых вод. Оба эти обстоятельства, в сочетании с планировкой территории, полной или частичной ликвидации естественных дренажных систем, приводят к подъему зеркала грунтовых вод, подтапливанию оснований и фундаментов зданий и сооружений, снижению несущей способности грунтов основания и, как следствие, деформация, а в критических ситуациях - разрушение зданий и сооружений.

В настоящее время из всех опасных процессов подтопление имеет максимальное распространение, его последствия могут быть угрожающими или катастрофическими. Положение усугубляется тем, что 65% территории страны занято вечной мерзлотой, где подтопление особенно опасно.

 2.В случаях, когда на территории города производится промышленная эксплуатация глубоких горизонтов подземных вод и возникает адекватная депрессионная воронка, при условии постоянного восполнения грунтового водоносного горизонта, о чем сказано выше, усиливается инфильтрация грунтовых вод в глубокие горизонты. Этот процесс активизации вертикального движения подземных вод сопровождается развитием процессов суффозии (выноса тонкоземистого материала) или карста (растворения и выщелачивания карбонатного материала известняков с образованием карстовых полостей).

3. Изменение температурного режима подземного пространства в основании города вследствие изменения теплового баланса поверхности и непосредственного влияния зданий, сооружений и городских коммуникаций. В частности, геотермическая аномалия порядка +15С0 сформировалась в основании Москвы, а повышенная температура подземных вод в пределах этой аномалии способствует еще большей активизации глубинных карстовых процессов и усугубляет без того сложное положение с эксплуатацией зданий и сооружений на северо-западе столицы.

4. Изменение геодинамической ситуации, вызванное дополнительной, и притом неравномерной пригрузкой поверхности за счет привнесенных масс материалов строительных конструкций, в пределах территории города. Этот фактор дополнительной пригрузки может сопровождаться также одновременной откачкой подземных вод, в случае их использовании для питьевых или технических целей. Как следствие на фоне общего опускания поверхности городов (под действием изостатических сил и изъятия подземных вод из порового пространства горных пород основания города), активизируются местные, очаговые оползневые и солифлюкционные процессы способные в условиях городской застройки привести к деформации зданий, и коммуникаций.

Нарушение геохимического баланса поверхности, грунтов основания и конструкций зданий и сооружений - еще один геоэкологический процесс, происходящий в экстремальных климатических условиях и оказывающий решающее влияние на длительную устойчивости надземных строительных конструкций. Его суть состоит в том, что в условиях когда испаряемость превышает количество осадков, при устойчивом подтоплении внутриквартальных территорий и отсутствии дренажа надмерзлотных вод, удаление какой то части излишней влаги с поверхности и из грунтов сезонноталого слоя происходит в результате ее испарения. Испарение, в свою очередь, приводит к последовательному и непрерывному возрастанию минерализации надмерзлотных вод. Однако известно, что чем выше минерализация воды, тем более низкие температуры потребны для ее замерзания. Следствие этого процесса - сохранение остаточных или формирование новых линз жидкой воды, имеющей отрицательную температуру, существующих круглогодично. Такие отрицательнотемпературные воды получили название криопэги от латинского криос - холод, и пэги - воды. При миграции линз криопэгов в случае, если линза переместится в основание здания может привести к деформации фундамента и самого здания.

Геохимические процессы, в сочетании с промерзанием-протаиванием грунтов, воздействуют не только на здания и сооружения, но также и на подземные коммуникации - электрические и телефонные кабели, водопроводные и канализционные сети. Высочайшая агрессивность надмерзлотных вод по отношению к бетону и металлу вызывает коррозию железных и стальных труб, изоляции кабелей, а растягивающие усилия, возникающие в результате смерзания линейных подземных конструкций с грунтом и понижения температур последнего зимой, приводит к морозному растрескиванию грунтов и разрыву конструкций в зоне такого растрескивания.

 

Из СНиПа 2.01.15-90 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования

1.Инженерную защиту застроенных или застраиваемых территорий от одного или нескольких опасных геологических процессов следует проектировать независимо от ведомственной принадлежности защищаемых территорий и объектов, при необходимости предусматривать образование единой территориальной системы (комплекса) мероприятий и сооружений.

Выбор мероприятий и сооружений следует производить с учетом видов возможных деформаций и воздействий, степени ответственности и ценности защищаемых территорий, зданий и сооружений, их конструктивных и эксплуатационных особенностей.