ОАО Фундаментпроект
в началонаписать письмопоискпоиск
[Публикации]

КЭФ-комплекс водозащитно-технологических решений для подземного строительства

И.З. Гольдфельд — начальник отдела ISO 9000, к.т.н.;
О.В. Дегасюк — начальник службы маркетинга ФГУП Фундаментпроект

Все большее смещение строительства ниже поверхности грунта диктуется ростом плотности населения мегаполисов, необходимостью сохранения исторического облика городов, экологическими требованиями. Подземные объекты из-за прямого контакта с грунтовым массивом более чувствительны к его поведению при подтоплении, карстообразовании, вывалах, разломах, колебаниях и пр. Поэтому, наряду с прочностью конструкций к полезным, поверхностным нагрузкам и давлению окружающего грунта, возникают дополнительные требования по водопроницаемости, геоэкологии, устойчивости к барражному эффекту, защите от блуждающих токов и резонансных колебаний.

Подземное строительство требует разных подходов в сложных инженерно-геологических условиях – в тундре, на болотах и под водой, в суровых климатических зонах — полярной, аридной и субтропической; наконец, для «особых» объектов – свальных полигонов, хранилищ вредных отходов, кладбищ мегаполисов, вблизи высотных зданий и линий метрополитенов.

Самый распространенный вредный фактор для подземных (заглубленных) сооружений – подтопление массива грунтовыми водами и растворенными в них отходами. Подтопление вызывает деформации оснований, сырость подвалов и стен, обводняет тоннели, колодцы и сети, разносит опасные для здоровья отходы по обширным площадям.

Борьба с подтоплением включает активные меры – разумное ограничение водопотребления и водопотерь из коммуникаций; и пассивные — защиту заглубленных сооружений с помощью гидроизоляции, антифильтровых завес и выстилок, водопонижения и водоотвода дренажем.

Для реализации пассивных мер предлагаются новые конструкции, технологии и оборудование на базе гибких композитных материалов, трансформерных способов ведения работ и канатного принципа резания грунтов, совокупно образующие КЭФ-комплекс.

Представительными образцами новых конструкций являются наборные пластиковые дрены (НПД) для линейных участков, фильтрационно-технологические завесы (ФТЗ) глубиной до 70 м ., ковровые выстилки большой площади для искусственных водоемов, полигонов твердых и отстойников жидких отходов. Названные образцы обладают расширенными функциональными возможностями: наряду с упорядочиванием водотока и защитой объектов от замачивания (фильтрации) они могут препятствовать распространению низинных торфяных пожаров, использоваться как технологические носители — проводить электроток, холод или тепло для охлаждения (нагрева) грунтов, являться магнитными завесами против фильтратов с тяжелыми металлами, снижать динамические воздействия на грунтовые основания молотов, прокатных станов, метротранспорта, повышать срок службы отстойников с агрессивными (кислыми, щелочными и газовыми) средами.

Трансформерные технологии предусматривают наборность и вариативность элементов в конструкции, вытяжку, выворачивание и наполняемость (наддув) конструкции при ее размещении в массиве. Такие способы работ сокращают размеры грунтовых выработок (скважин, шурфов, траншей), уменьшают потребность установки крепей и обсадок, позволяют профилировать монолитные конструкции для увеличения нагрузки на единицу объема материала, обеспечивают большие глубины лидерных выработок устранением трения погружных элементов.

Например, наборность НПД-дрен удобна при большой вариации поперечников дренажной системы и в насыщенном коммуникациями подземном пространстве мегаполисов. Гибкие тканепленочные ФТЗ-завесы легко собираются из отдельных полос непосредственно у места работ, проверяются на герметичность стыков и опускаются до проектной отметки. Последующим «вложением» можно погрузить несколько тонких полотнищ разного технологического назначения, получив композитную завесу с широким набором функциональных свойств. Проходка пешеходного туннеля с помощью выворачиваемой (т.е. перемещаемой без трения) тороидной обсадки создает противодавление на свод выработки, чем исключает вывалы в туннель и осадочную мульду на поверхности. Последующая напорная подача внутрь обсадки пластичной бетонной фиброармированной смеси создает монолитную железобетонную крепь (вместо серийных сборных или чугунных тюбингов).

Канатный принцип резания известен применительно к добыче камня, применительно к грунтам серийных установок нет. Однако канатная пила с алмазными втулками (УТП) весьма удобна для образования узких глубоких и длинных щелей при устройстве ФТЗ, бестраншейной прокладке коммуникаций под дорогами и резке старых элементов в стесненных условиях реконструкции.

Наиболее востребованными изделиями КЭФ-комплекса являются н аборные пластиковые дрены. Стандартные дрены делают из асбестоцементных или керамических труб разного диаметра, перфорируемых круглыми или щелевыми отверстиями на месте работ . Частные фирмы РФ в последнее время стали торговать пластиковыми дренами диаметром 90 и 150 мм с готовой перфорацией.

Дренажная система требует дрен разных диаметров с различной плотностью перфорации – в зависимости от вида и площади сбора осадков, свойств грунтов, расстояния дрены от места сброса. Практически из-за большого сортамента дрен обычно принимают дрены одного-двух видов для всей дренажной системы, что ведет к перерасходу материалов. НПД-дрены позволяют формировать участки строго по расчету, экономя материалы и производя закупки загодя, не боясь неликвидов. Решетчатость элементов каркаса обеспечивает жесткость и внутреннюю проницаемость наборной дрены, треугольный поперечник однотипного элемента – плотную компоновку дрен разной площади и формы сечения (Табл.1).

Табл.1

Сечение
(число однотипых) элементов
1 2 3 4 5 6 8
Площадь сечения (бр.), см2 28,8 57,6 86,4 115 144 173 230
Площадь сечения (нт.), см2 24,7 49,4 74,1 98,8 124 148 198
Длина периметра, см 20,7 28,6 34,5 41,4 48,3 41,4 55,2
Масса дрены (в сборе), кг/п.м. 0,17 0,29 0,40 0,52 0,64 0,74 1,00
Отношение периметра к площади сечения (нт), см -1 0,84 0,58 0,47 0,42 0,39 0,28 0,28
Эквивалентный диаметр круглой (типов.) дрены, см 5,5 8,3 10,1 11,6 12,9 14,1 16,2

Расчетные параметры НПД-дрен

НПД-дрена включает решетчатый пластиковый каркас, набираемый из одного или нескольких однотипных элементов, пленочное ленточное днище, герметичное к фильтрату, и проницаемую обвязку вокруг каркаса и лотка. Проницаемая обвязка – техноткань (сетка, перфорированная пленка) пропускает внутрь дрены фильтрат, но исключает размыв околодренового грунта и кальматацию им дреновой полости (Рис.1).

Общий вид элементарной НПД-дрены

Рис.1. Общий вид элементарной НПД-дрены

По длине и с ответвлениями дрены стыкуются с помощью пластиковых муфт и тройников, легко изгибаются в плане и по высоте. Решетчатость каркаса и гибкость обвязки содействую удержанию дрены от сползания на откосе. Пластиковые материалы дрен не подвержены гниению и коррозии не поедаются бактериями и грызунами.

Дрены и грунтовое основание вокруг них рассчитывают по типовым методикам. Проницаемую обвязку подбирают из условия удержания грунта от размыва (по необходимой механической фильтрации) и допустимой потери давления фильтрата при малом градиенте напора (по необходимой фильратопроницаемости).

Добавка в материалы обвязок сверхвысокомодульных и аремидных нитей гарантирует работу дрен в кислой среде до температур t=150° С. Металлизированные обвязки обеспечивают фильтровальные, адсорбирующие и каталитические свойства, необходимые при грязесборе, просеивании и отлове тяжелых металлов из отходов спецпроизводств.

Материалы НПД-дрен сертифицированы для грунтов различного состава и состояния и рассчитаны на срок эксплуатации 25—30 лет. Изготовители материалов — отечественные и зарубежные предприятия по производству пластиков, технотканей, сеток и пленок.

Оборудование для укладки дрен — стандартное землеройное типа щелерезов, траншеекопателей, бурофрезерных станков, используемое для укладки кабелей связи и мелиоративных дрен, рытья оросительных каналов и др. Оно может частично модернизироваться для стесненных условий застройки и дачных участков.

Стоимость дренажа из НПД-дрен в 2,2—2,6 раз ниже стандартного из круглых перфорированных труб за счет уменьшения земляных работ, трудоемкости монтажа и цены самих линейных элементов дренажа.

Известные в мире (последние годы — в России) элементы для горизонтального и вертикального дренажа, например, фирмы AKZO NOBEL — марок Enkadrain ST (P 32, TP, Enkaflex Underlay) также выполнены из композитных материалов. Конструктивная схема всех элементов — дренирующее ядро между двумя фильтрующими или фильтрующей и нефильтрующей обкладками. Ядро представлено полиамидными нитями, сплавленными в точках пересечения в объемную локально жесткую структуру. Обкладки представлены геотекстильной “нетканкой” из полиэфирных нитей. Длительный опыт эксплуатации показал устойчивость этих материалов против гниения, поедания насекомыми и грызунами в грунтах, а также воздействия химических фильтратов.

НПД-дрены рекомендованы разделом 8 «Рекомендаций по проектированию и устройству оснований, фундаментов и подземных сооружений при реконструкции гражданских зданий и исторической застройки» /Москомархитектура, М—1998 г./ При использовании НПД-дрен следует выполнять требования СНиП 3.02.01-87, 3.03.01-87, 3.05.04-85 и 3.07.03-85.

Сочетание наборных пластиковых дрен с тканепленочными защитами — завесами, выстилками, ячеистыми барьерами составляет универсальный надежный и экономичный КЭФ-комплекс водозащитных мероприятий. Фундаментпроект имеет наработки в части методик расчета, проектирования, а также испытаний объектов на базе КЭФ-комплекса.

Наши предложения могут быть востребованы муниципальными коммунально-эксплуатационными службами городов, мелиораторами и дорожниками, федеральными организациями — Госстроем, Минтрансстроем, Миннаукой, МинЧС, Минприроды и Минобороны, юридическими образованиями — «Газпромом», «Транснефтью», «Сатори» и др.; наконец, частным сектором — дачниками, владельцами коттеджей и малых предприятий. При наличии инвесторов представляется возможным быстро довести имеющийся опытный задел до рыночной готовности.

Design by 
© «Фундаментпроект», 2005—2013
Наш адрес:
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д.1, стр.1
Е-mail: fund@fundamentproekt.ru
Телефон: (499) 158 0481; факс: (499) 158 3078
Как к нам проехать, можно посмотреть на схеме проезда