2.2. Технология гидроизоляционных работ
Гидроизоляция - это комплекс мер по защите сооружении от воды. Наиболее оптимальным решением проблемы защиты шнцгмиых сооружений от воды является наружная гидроизоляция на начальном этапе строительства, когда существует возможность создать замкнутый контур. Технология проведения гидроизоляционных работ должна обсуждаться до начала строительства, когда можно внести изменения в проект, а также точно определить этапы выполнения работ.
В уже построенном здании выполнить наружную гидроизоляцию
сложно, т.к. вода, поступающая снизу, рано или поздно пропитает стены
фундамента. Наружная гидроизоляция не только защищает подземные этажи
от затопления, но и предохраняет фундаментные стены от намокания, что
увеличивает их срок службы. Если по каким-либо причинам наружную
гидроизоляцию выполнить невозможно, выход - защита сооружений
изнутри. На сегодняшний день существуют технические решения и самые
передовые технологии, которые позволяют с успехом выполнить
гидроизоляционные работы внутри подвальных помещений и обеспечить
защиту от поступления воды и сырости, что позволит предотвратить
затопление зданий и намокание отделочных материалов.
Выполнение внутренней гидроизоляции накладывает незначительные ограничения на последующий монтаж навесного оборудования. Однако, ремонтопригодность внутренних гидроизоляционных покрытий несравненно выше всех остальных.
На сегодняшний день существуют различные гидроизоляционныесистемы, такие как: оклеенные, мембранные, обмазочные, инъекционные, наливные и т.д.
В каждом конкретном случае необходимо иметь техническое задание, тогда материалы будут подобраны правильно и гидроизоляция будет служить долгие годы, не требуя дополнительных материальных вложений.
Наиболее оптимальным решением проблемы защиты подземных сооружений от воды является наружная гидроизоляция на начальном этапе строительства фундаментов, когда существует реальная возможность создать замкнутый изоляционный контур. Технология проведения гидроизоляционных работ должна обсуждаться до начала строительства, когда на стадии проекта можно внести изменения в конструкцию фундамента, а также точно определить этапы выполнения работ. В уже построенном здании осуществить полноценную наружную гидроизоляцию сложнее, т.к. влага, поступающая снизу, рано или поздно пропитает стены фундамента. Вовремя выполненная наружная гидроизоляция не только защищает подземные этажи от затопления, но и предохраняет фундаментные стены от намокания, что существенно увеличивает срок их службы. Довольно часто общестроительные организации в силу привычки самостоятельно используют устаревшие способы решения проблем гидроизоляции (битум, гидростеклоизол и др.), что, чаще всего, приводит к появлению воды и нарушению нормальной эксплуатации подвальных помещений. Оптимальным выходом из такой ситуации является привлечение на начальном этапе проектирования узкоспециализированных специалистов в области гидроизоляции.
При проектировании и устройстве гидроизоляции с применением рулонных материалов должны выполняться требования норм безопасности в строительстве, действующих правил по охране труда и противопожарной безопасности.
Гидроизоляция должна быть: водонепроницаемой по всей изолируемой поверхности, водо-, био- и химически стойкой; тепло-, морозостойкой и эластичной во времени и интервале расчётных температур; эксплуатационно-надёжной при длительных воздействиях воды, балласта, деформации бетона и обращающихся нагрузок, а для труб - давления грунта насыпи; сохранять сплошность при образовании на изолируемой поверхности трещин с раскрытием, допускаемым нормами проектирования; не содержать компонентов, оказывающих коррозионное воздействие на и металл.
Устройство внутренних и наружных водостоков, мест примыканий изоляционных слоев к выступающим над ними элементами, а также устройству гидроизоляции в местах пропуска через неё технологических трубопроводов и прохода деформационных швов в стенах, перекрытий должно быть отражено в проекте. Гидроизоляцию предусматривают, как правило, по наружной поверхности конструкции со стороны воздействия воды и высотой выше максимального уровня грунтовых вод не менее чём на 0,5 м. При гидроизоляции со стороны, противоположной напору воды (работа на отрыв) необходимо предусматривать прижимные противонапорные конструкции. Для предохранения гидроизоляции от механических повреждений и оползней она должна быть защищена и зажата защитной конструкцией из бетона, железобетона, кирпича или полимерных материалов в соответствии с проектом. Работы по устройству гидроизоляции должны выполняться специализированными бригадами под техническим руководством и контролем инженерно-технических работников.
Требования к гидроизолируемой поверхности: гидроизолируемая поверхность должна иметь продольные и поперечные уклоны, предусмотренные проектом; гидроизолируемая поверхность не должна иметь выступающей арматуры, раковин, трещин, неровностей с острыми кромками; выравнивающий слой должен иметь толщину не менее 30 мм; закладные детали должны быть омоноличены; гидроизолируемая поверхность должна быть ровной. При проверке контрольной трёхметровой рейкой просвет под ней не должен превышать 5 мм вдоль уклона и 10 мм на вертикальной поверхности и в направлении поперёк уклона. Просветы допускаются только плавного очертания и не более одного на 1 м; все места, где гидроизоляция с горизонтальной поверхности переходит на вертикальную, должны быть сглажены выкружками из мелкозернистого (песчаного) бетона с радиусом 100-150 мм; изолируемая поверхность должна быть очищена от мусора, пыли, продута сжатым воздухом, промыта струёй воды под напором и высушена; к началу выполнения гидроизоляционных работ прочность бетона выравнивающего слоя должна быть не менее 5 МПа, шпаклёвочные массы должны быть сухими; температурные стыки должны быть освобождены от опалубки, прочищены, продуты и заполнены уплотняющими прокладками выравнивающий слой выполняют из мелкозернистого (песчаного) бетона, имеющего класс по прочности на сжатие не ниже В 25 по ГОСТ 26633-91, марку по водонепроницаемости не менее W6 по ГОСТ 12730.5-84*, марку по морозостойкости F300 по ГОСТ 10060-95 с водоцементным отношением не выше 0,42; Применение для выравнивающего слоя керамзита и друш-лёгких бетонов не допускается.
а) неагрессивная среда
Примеры конструктивных решений устройства гидроизоляции.
б) агрессивная среда
Рис 4 а, б. Конструктивные решения гидроизоляции:
\ - подготовка из бетона; 2 - цементная стяжка Ml00-200; 3 - грунтовка;
4 - гидроизоляция, 5 - защитный слой из цементного раствора М 100-200;
6 - изолируемая конструкция; 7 - выравнивающий слой М 100 - 10 мм; 8 -
защитная стенка. 9 - уплотнённый асфальтобетон; 10-щебеночная
подготовка.
Устройство гидроизоляционных слоев в местах пересечений.
Рис. 5. Схема устройства гидроизоляционных швов в местах пересечений
В местах перепадов высот примыкания гидроизоляционных слоев к парапетам, стенам, бортам фонарей, в местах пропуска труб предусматривают дополнительные слои.
Работы по устройству гидроизоляции.
Работы по устройству гидроизоляции выполняют в сухую погоду при температуре до минус 15°С. На изолируемой поверхности в зимних условиях не должно быть льда, снега. Перед наклейкой гидроизоляционного материала подготовленную поверхность следует покрыть грунтовкой. Допускается применение гидроизоляционных материалов на подготовленную поверхность без грунтовки, если после наплавления гидроизоляции и испытания её на опытном участке она отвечает требованиям настоящего руководства. Устройство гидроизоляции начинают с мест пересечения плиты проезжей части столбиками ограждений, мачтами освещения, примыкания конструкций деформационных швов и т.п. При применении накладных тротуарных блоков и парапетных блоков в первую очередь выполняют гидроизоляцию плиты проезжей части в местах их установки. Прерывание гидроизоляционного ковра под парапетным ограждением не допускается. После устройства гидроизоляции в этих зонах производят монтаж блоков, устанавливая их на слой не схватившегося мелкозернистого бетона, а затем осуществляют устройство гидроизоляции на остальной части сооружения, примыкая к ранее уложенной гидроизоляции. Укладку гидроизоляции производят, раскатывая рулоны в продольном направлении, начиная с пониженных мест (Рис. 6).
Рис.6. Схема укладки гидроизоляции
Допускается поперечная раскатка рулонов. Предпочтительно производить раскатку рулонов в том направлении, в котором будет укладываться асфальтобетонное покрытие, чтобы уменьшить возможность повреждения гидроизоляции. Перед укладкой гидроизоляции рекомендуется развернуть на подготовленное основание 5-6 рулонов, примерить каждый рулон по отношению к другому, обеспечив необходимый нахлёст. Затем приклеить концы всех рулонов с одной стороны и скатать материал снова в рулоны. Рулон материала для удобства работы с ним и обеспечения необходимого качества гидроизоляции должен быть круглым. Наклеиваемые полотнища приглаживают мягкими щётками для их приклейки по всей поверхности. На поверхности материала не допускаются складки, морщины, волнистость. Но если это случится, допускаемая высота складки не должна превышать 5 мм. Укладку рулонных материалов производят, оплавляя нижнюю сторону пламенем горелки с одновременным подогревом поверхности основания, медленно разворачивая рулон и прижимая спи основанию. Капли покровной массы или небольшой валик мастики в месте соприкосновения рулона с основанием свидетельствуют о правильном температурном режиме укладки. Наличие большого количества вытекающей массы, а также появление дыма указывают на перегрев материала. При оплавлении материала полиэтиленовая плёнка расплавляется вместе с битумной массой. При выполнении гидроизоляционных слоев на вертикальных и наклонных (более 25°) поверхностях применяют полотнища материала длиной 1,5 - 2 м. При значительной высоте изолируемой поверхности наклейку рулонного материала производят ярусами, начиная с нижнего яруса.
Защитный слой гидроизоляции выполняют после приёмки гидроизоляции, устранения обнаруженных дефектов и составления акта на скрытые работы установленного образца.
При проверке качества каждого уложенного слоя гидроизоляции надлежит установить: непрерывность уложенного слоя; правильность выполнения стыков; отсутствие в изоляционном слое воздушных пузырей, трещин и отслоений; отсутствие переломов и острых перегибов изоляции в углах и пустот за ней; отсутствие оползания слоев изоляции; правильность сопряжения изоляции; правильность перекрытий деформационных швом. Гидроизоляция принимается по актам на скрытые работы.
2.3. Строительство протнвофильтрационных завес
Противофильтрационная завеса (П. з.), преграда для фильтрационного водного потока, создаваемая в основании и в местах береговых примыканий водоподпорных гидротехнических сооружений путём нагнетания в грунт через буровые скважины различных растворов. Основное назначение П. з. – уменьшение расхода фильтрационного потока и потерь воды из водохранилища и снижение фильтрационного давления на сооружение. В зависимости от рода грунта и его инженерно-геологических свойств, для устройства П. з. применяют цементацию, горячую и холодную битумизацию, глинизацию и др. способы. П. з. может быть глубинной (вертикальной или наклонной), устраиваемой под гидротехническим сооружением или непосредственно перед ним, и береговой (в берегах водохранилища). Глубина П. з. устанавливается методом пробного нагнетания в скважину воды или воздуха и может составлять значительную величину (например, и плотине Мавуазен, Швейцария,— 210 м).
Строительство котлованов в устойчивых грунтах не представляет трудностей, однако задача многократно усложняется, когда грунтовый массив находится в обводненном состоянии. В таких случаях применяется традиционный способ, основанный на предварительном сооружении "стены в грунте" или опускной крепи до глубины залегания слоя естественного водоупора с последующей разработкой грунта под защитой водонепроницаемого ограждения.
Метод строительства подземные сооружения, получивший название "стена в грунте", основан на способности тиксотропных суспензий удерживать грунтовые стенки от обрушения; он состоит в возведении вертикальных стен подземные сооружения в траншеях-щелях до начала разработки грунта внутри сооружения. Применение этого метода целесообразно в сложных гидрогеологических условиях (отпадает необходимость в водопонижении, замораживании и т.п.). Он эффективен при строительстве на застроенных территориях небольших подземные сооружения на значительной глубине (обычно около 20 м) – транспортных тоннелей, пешеходных переходов и т.п.
Иная ситуация наступает, когда естественный водоупор отсутствует или когда он находится на значительной глубине, при которой его достижение ограждающими конструкциями становится экономически нецелесообразным. До недавнего времени в этом случае применяли методы водопонижения, которые часто бывали неэффективными при высоких фильтрационных характеристиках грунтов или становились опасными в связи с суффозионными процессами, негативно влияющими на фундаменты близко расположенных зданий и сооружений. Сегодня такая задача может быть успешно решена с помощью технологии струйной цементации грунтов, позволяющей создать искусственный слой водоупора - горизонтальную противофильтрационную завесу (ГПФЗ).
Устройство завес выполняется с дневной поверхности строительной площадки, либо с промежуточной отметки пионерного котлована. Глубина пионерного котлована ограничивается уровнем грунтовых вод. Последнее решение не только резко сокращает общий объем бурения, но существенно его облегчает, так как в этом случае удаляется верхний слой грунта, остатки старых фундаментов, строительный мусор и т.н.
Рис. 7. Схема горизонтальной противофильтрациошгой завесы
Технология струйной цементации грунтов, методом «стена в грунте» появилась практически одновременно в трех странах - Японии, Италии, Англии. Инженерная идея оказалась настолько плодотворной, что в течение последнего десятилетия технология струйной цементации мгновенно распространилась по всему миру, позволяя не только более эффектно решать традиционные задачи, но и найти новые решения иных многочисленных сложных проблем в области подземного строительства.
Сущность технологии заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивании грунта с цементным раствором в режиме "mix-in-place" (перемешивание на месте). После твердения раствора образуется новый материал - грунтобетон, обладающий высокими прочностными и деформационными характеристиками.
По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов, струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов - от гравийных отложений до мелкодисперсных глин.
Другим важным преимуществом технологии является чрезвычайно высокая предсказуемость результатов укрепления грунтов. Это даёт возможность уже на этапе проектирования и заключения подрядные договоров достаточно точно рассчитать геометрические и прочностпы. характеристики создаваемой подземной конструкции (свая, участок подпорной стенки и т.д.), а соответственно - трудозатраты, материалы и стоимость подрядных работ.
Из всего чрезвычайно обширного списка практических приложений технологии приведем лишь некоторые: устройство одиночных свайных фундаментов; устройство ленточных фундаментов и сплошных фундаментных плит из взаимно пересекающихся грунтоцементных свай; сооружение подпорных стен для повышения устойчивости склонов и откосов; закрепление слабых и обводненных грунтов вокруг строящихся поземных городских сооружений - колодцев, коллекторов, тоннелей; сооружение противофильтрационных завес.
К преимуществам технологии относится: высокая скорость сооружения противофильтрационных завес; возможность работы в стесненных условиях - в подвальных помещениях, вблизи существующих зданий, на откосах и т.д.
Сущность технологии. Устройство противофильтрационных завес из грунтобетона выполняют в два этапа - в процессе прямого и обратного хода буровой колонны (рис. 8). Во время прямого хода производят бурение лидерной скважины до проектной отметки. Буровой раствор поступает через открытый прямой клапан в буровой наконечник для удаления шлама в процессе бурения. В качестве бурового раствора используется вода, бентонитовый или цементный раствор. В процессе обратного хода в сопла монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, подают под высоким давлением цементный раствор и начинают подъем колонны с одновременным ее вращением.
Технологическое оборудование. Комплект технологического оборудования, необходимый для производства струйной цементации грунтов включает: цементировочный насос высокого давления; миксерную станцию, буровую установку; силос для хранения цемента.
При устройстве стен из сборного железобетона по одноэтапной технологии (без замены глинистого раствора тампонажным) следует применять твердеющий раствор плотностью до 1,2 г/куб.см, одновременно обладающий свойствами обычного глинистого и тампонажного растворов и имеющий после твердения прочность не менее 0,6-0,8 МПа. До начала работ по заполнению траншеи бетоном, железобетонными конструкциями или противофильтрационным материалом надлежит очистить ее дно от осадка. Бетонирование стен под защитой глинистого раствора следует производить не позднее чем через 8 ч. после образования траншеи на захватке. В процессе укладки бетона в траншею необходимо периодически отбирать вытесняемый излишек глинистого раствора, не допуская снижения его уровня в траншее. Подачу глинистоцементного раствора или бетона при устройстве противофильтрационных завес следует осуществлять непрерывно, причем нищих растворы труб в начале работ должен находиться на уровне дна траншеи, а затем ниже уровня глиноцементного раствора или бетона не менее чем на 1 м.