Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов

Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов

Наведені особливості розробки і застосування спеціальних технологій підвищення водонепроникності шахтних підземних і заглиблених бетонних залізобетонних і комбінованих об’єктів. Наведені приклади використання нових матеріалів....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2007
Автор: Мусиенко, С.П.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України 2007
Назва видання:Геотехническая механика
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31445
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов / С.П. Мусиенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 164-170. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-31445
record_format dspace
spelling irk-123456789-314452012-03-09T12:18:08Z Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов Мусиенко, С.П. Наведені особливості розробки і застосування спеціальних технологій підвищення водонепроникності шахтних підземних і заглиблених бетонних залізобетонних і комбінованих об’єктів. Наведені приклади використання нових матеріалів. The features of development and application of the special technologies of increase of watertightness of mine underground and deepenings concrete reinforced-concrete and combined objects are resulted. The examples of the use of new materials are resulted. 2007 Article Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов / С.П. Мусиенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 164-170. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31445 626.823 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Наведені особливості розробки і застосування спеціальних технологій підвищення водонепроникності шахтних підземних і заглиблених бетонних залізобетонних і комбінованих об’єктів. Наведені приклади використання нових матеріалів.
format Article
author Мусиенко, С.П.
spellingShingle Мусиенко, С.П.
Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов
Геотехническая механика
author_facet Мусиенко, С.П.
author_sort Мусиенко, С.П.
title Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов
title_short Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов
title_full Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов
title_fullStr Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов
title_full_unstemmed Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов
title_sort повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
publishDate 2007
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31445
citation_txt Повышение водонепроницаемости шахтных, подземных и заглубленных бетонных, железобетонных и комбинированных объектов / С.П. Мусиенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 164-170. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series Геотехническая механика
work_keys_str_mv AT musienkosp povyšenievodonepronicaemostišahtnyhpodzemnyhizaglublennyhbetonnyhželezobetonnyhikombinirovannyhobʺektov
first_indexed 2025-07-03T11:54:00Z
last_indexed 2025-07-03T11:54:00Z
_version_ 1836626624686063616
fulltext 164 Выпуск № 73 УДК 626.823 С.П. Мусиенко ПОВЫШЕНИЕ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ШАХТНЫХ, ПОДЗЕМНЫХ И ЗАГЛУБЛЕННЫХ БЕТОННЫХ, ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ ОБЪЕКТОВ Наведені особливості розробки і застосування спеціальних технологій підвищення во- донепроникності шахтних підземних і заглиблених бетонних залізобетонних і комбінованих об’єктів. Наведені приклади використання нових матеріалів. INCREASE OF WATERTIGHNESS OF MINE, UNDERGROUND AND DEEPENINGS CONCRETE, REINFORCED-CONCRETE AND COMBIN ED OBJECTS The features of development and application of the special technologies of increase of water- tightness of mine underground and deepenings concrete reinforced-concrete and combined objects are resulted. The examples of the use of new materials are resulted. В настоящее время в развитых странах инвестиции в строительство и ре- монт зданий и сооружений находятся в соотношении 1:1 (50 на 50%). Наблюда- ется тенденция уменьшения эксплуатационных затрат. Например, на объектах транспортного строительства в развитых странах планируется к 2050 году со- кратить эксплуатационные расходы до 40%. В кризисных ситуациях относи- тельные величины инвестиций в ремонт сооружений по сравнению с инвести- циями в строительство возрастают и доходят до соотношения 4:1. Например, в Швейцарии в 80-х годах инвестиции в ремонт и строительство соотносились как 70% к 30%. Если рассматривать перечисленные величины в абсолютных значениях, то можно отметить, что на ремонт железобетонных конструкций в развитых стра- нах тратится до 3-4% валового продукта. В Великобритании, например, 40% общих расходов на строительство уходит на ремонт и эксплуатацию сооруже- ний, что составляет 4% валового национального продукта [1, 2, 3]. Основными факторами, влияющими на долговечность конструкций и со- оружений, особенно в странах с резкоконтинентальным климатом, являются воздействия воды, водяного пара, мороза, солей-антиобледенителей, высоких температур и т.п. Для подземных соружений и горных выработок дополнитель- но существенным факторами влияния являютя горное давление и напорные во- ды. По данным многолетних исследований автора, до 95% подземных и заглуб- ленных сооружений имеют отказы по гидроизоляции, которые происходят на ранней стадии эксплуатации и способствуют ускоренному износу железобетон- ных конструкций. Уменьшить расходы на ремонт сооружений можно повысив качество проектирования и строительства, разработав и используя правильную стратегию эксплуатации. Но во всех случаях защита сооружений от негативно- го воздействия окружающей среды может иметь первостепенное значение. Для железобетонных конструкций такими видами защиты могут быть: пер- вичная защита, которая обеспечивается оптимальным конструктивным решени- "Геотехническая механика" 165 ем, подбором состава бетона; вторичная защита, которая связана с защитой конструкций от воздействия среды с помощью специальных мероприятий (за- щитные покрытия, ингибиторы коррозии, катодная защита и др.) [4]. Учитывая количество эксплуатируемых сооружений с отказами по гидроизоляции, особое значение приобретает выполнение таких работ в процессе выполнения капи- тальных ремонтов и реконструкции. В зависимости от назначения сооружения гидроизоляционная система должна либо препятствовать попаданию воды в сооружение, либо сохранять воду внутри него. К первому типу сооружений относятся автодорожные и железнодорожные тоннели, подземные автостоянки, подвалы, хранилища, капитальные горные выработки и пр. Ко второму - водонапорные башни, гидротехнические тоннели, каналы, плотины, бассейны, очистные сооружения и т.п. Материалы, применяемые для устройства мембран, могут быть: • полностью непроницаемыми для воды и водяного пара; • частично непроницаемыми; • частично проницаемыми. К первому типу материалов относятся металл, полиэтилен, стекло и другие, полностью непроницаемые материалы. Ко второму типу материалов относятся материалы, в той или иной мере обладающие водопоглощением. Величина ее может быть незначительной - 0,5-2% или значительной - более 5-8%. Это раз- личные типы рулонных, листовых и безрулонных органических и минерально- органических материалов. Капиллярно-пористые материалы (глины, бетон и различные минеральные обмазки) принадлежат к третьему типу. Подземные промышленные сооружения различного назначения, заглублен- ные помещения жилых зданий, подземные гаражи, пешеходные переходы, га- лереи и другие заглубленные и подземные сооружения нередко подвергаются подтоплению. Причины подтопления и появления сырости - атмосферные осадки, грунтовые воды, поверхностные стоки вод с окружающих территорий, пары воды в грунтах и породах. Кроме этого возможно влияние техногенных источников - утечек из бассейнов, резервуаров, очистных сооружений, отстой- ников, водопроводов, канализации. Действие техногенных источников подтоп- ления, как в процессе строительства, так и при эксплуатации зданий и сооруже- ний накладывается на действие естественных источников, интенсифицируя процесс увлажнения и подтопления территории [5]. Эти явления усугубляются в плотной городской застройке из-за барражирования грунтовых вод подзем- ными частями зданий и сооружений. Для защиты сооружений от подтопления традиционно предусматривается устройство гидроизоляционной системы, включающей гидроизоляционную мембрану, дренаж в виде отсыпки песчаной призмы и дренажных труб с фильт- рующими обсыпками из песчано-гравийной смеси, керамзита и других мате- риалов или оберток из искусственных волокнистых материалов. В ряде случаев применяют пластовый дренаж в виде слоя щебня или гравия с системой отво- 166 Выпуск № 73 дящих трубофильтров. Однако устройство такого типа дренажей не всегда эф- фективно. Гидроизоляционная мембрана, как правило, выполняется из обмазочных или рулонных битумных и битумно-полимерных материалов и служит не более 10- 15 лет. Устройство пристенного дренажа из сыпучих материалов связано с тру- доемкими работами по отрывке котлована на необходимую глубину и ширину, а также отсыпке фракционированных песков, щебня, гравия. Определенные трудности связаны с качественным подбором фильтрующих материалов и большим объемом применяемого фракционированного песка и гравия. Велики при этом и транспортные расходы. В связи с этим качество водоотводящих конструкций зачастую остается низким, ухудшая тем самым и качество работы гидроизоляционной системы. Наибольшее подтопление и нарушение тепло-влажностного режима в подзем- ных сооружениях наблюдается в весенний период, когда образующиеся на по- верхности земли талые воды не могут проникнуть в дренажную систему через водонепроницаемый экран еще не оттаявшего грунта. Вся влага в этом случае начинает просачиваться внутрь помещений через стены здания. Даже при не- больших дефектах гидроизоляционной мембраны вода проникает в подземное сооружение. Отсутствие теплоизоляции, защищающей гидроизоляционную мембрану от разрушения, ускоряет выход последней из строя. С целью улучшения качества строительства и условий эксплуатации под- земных сооружений в последнее время были разработаны различные типы кон- струкций вертикальных (пристенных) и горизонтальных пластовых дренажей, позволяющие значительно сократить использование песчано-гравийных отсы- пок, а также увеличить водопропускную способность дренажной системы и обеспечить отвод грунтовых и поверхностных вод от конструкции. Надежность гидроизоляционной системы сооружения в этом случае сохраняется на высоком уровне. Часто для этих целей используются дренажные плиты из фильтрацион- ных материалов. Обладая определенными преимуществами перед традиционными дренажа- ми из сыпучих материалов, конструкции из фильтрационных бетонов имеют существенные недостатки - большую массу, хрупкость, трудоемкость при мон- таже. Наличие пленки связующего вокруг зерен заполнителя увеличивает ше- роховатость поверхности поровых каналов, создает условия для образования тупиковых пор, наличие которых при движении воды приводит к образованию турбулентных потоков и снижению общей водопропускной способности. Кро- ме того, плиты из цементных бетонов требуют коррозионной защиты от агрес- сивного воздействия подземных вод. Крупнопористые плиты на основе фильтрационного пенополистирола или пенополиэтилена имеют значительные преимущества перед фильтрационным бетоном: малую массу ( 0ρ = 18-:20 кг/м3), высокую водопропускную способ- ность (Кф более 1000 м/сут), стойкость к агрессивным грунтовым водам. Одна- ко боковое давление грунта обратной засыпки вызывает сжатие фильтрацион- ных плит, которое увеличивается с глубиной заложения, при этом существенно "Геотехническая механика" 167 снижается их водопропускная способность. Прочность при 10%-ном сжатии фильтрационного полистирола составляет всего 0,08 0,09 МПа. Кроме того, в связи с хорошо развитой открытой пористостью их поверхностные слои коль- матируются частицами грунта. Вследствие этих процессов эффективность ра- боты плит падает на 30 —:80%. Наличие в грунтах илистых и глинистых частиц приводит к заполнению фильтрующих полостей, снижению дренажной способности плит. Для обеспе- чения длительной работы в дренажах используют геотекстильные материалы, которые, фильтруя воду, задерживают частицы грунта и препятствуют их про- никновению в дренажную систему. Однако, как показывает опыт, даже такая конструкция не исключает засорения дренажной системы. Разнообразие дренажных материалов , уникальность их технических харак- теристик и многофункциональность при применении позволяют использовать эти материалы не только в системах наружного дренажа. К особому типу следует отнести систему внутреннего дренажа помещений зданий и сооружений, расположенных ниже поверхности земли. Как правило, такие системы устраивают по стенам и днищу (полу) защищаемого помещения при ремонте или реконструкции эксплуатируемого помещения. Они могут так- же монтироваться и в процессе возведения новых сооружений. При этом систе- мы внутреннего дренажа являются дополнительной системойзащиты эксплуа- тируемых помещений от внешних воздействий. Актуальность разработки таких систем и необходимость их применения вы- званы целым рядом причин. Зачастую только подобная система может решить возникшую проблему по защите и изоляции помещения, обеспечении требуе- мых условий эксплуатации. Совершенно естественно, что в процессе длительной эксплуатации любое подземное или заглубленное сооружение накапливает повреждения и дефекты различного вида и степени. Так, отказ или некачественное исполнение наруж- ной гидроизоляционной мембраны приводят к протечкам воды внутрь помеще- ния через ограждающие конструкции. Эта же причина может привести к намо- канию элементов ограждающих конструкций за счет капиллярного подсоса влаги из грунта. Более тяжелая ситуация для рассматриваемого явления скла- дывается в том случае, когда в конструкцию поступает не вода, а другие агрес- сивные жидкости, например растворы солей, кислот, щелочей или нефтепро- дуктов. Коррозионные повреждения при таких агрессивных воздействиях на- много серьезнее, и, соответственно, решение по их устранению и технология ремонта значительно сложнее. Кроме того, неправильные условия эксплуатации подземного сооружения, несоблюдение требуемого температурно-влажностного режима очень часто приводят к образованию конденсатной влаги на внутренних поверхностях, ув- лажнению ограждающих конструкций, появлению плесени и грибков. Отсутст- вие или недостаточная эффективность приточно-вытяжной вентиляции лишь усугубляют сложившуюся ситуацию. 168 Выпуск № 73 В описанных случаях наиболее правильным и рациональным решением яв- ляется вскрытие дневной поверхности и восстановление или усовершенствова- ние системы наружной гидроизоляции. Однако в реальных условиях выполне- ние ремонтно-восстановительных работ снаружи подземного сооружения за- частую оказывается технически невозможным. Очень часто это связано с за- конченным обустройством окружающей территории, плотной застройкой или другими особенностями объекта. В таких случаях остается единственная воз- можность выполнения ремонтно-восстановительных работ изнутри помещения. Устройство гидроизоляционной мембраны по внутренним поверхностям стен и днища с использованием материалов на минеральной основе в подобной ситуации не всегда бывает эффективным. Во-первых, гидроизоляционное по- крытие будет эксплуатироваться в условиях негативного давления воды, что при недостаточной адгезии материала к основанию может привести к отслое- нию и повреждению покрытия. Во-вторых, при коррозионном загрязнении ма- териала несущих конструкций очень трудно обеспечить требуемое сцепление материала покрытия и основания. В-третьих, нанесение на внутреннюю поверхность конструкции гидроизо- ляционных покрытий может усилить эффект капиллярного поднятия влаги по элементам конструкции, что приведет к увлажнению вышерасположенных эле- ментов и помещений. В-четвертых, материалы на минеральной основе создают "жесткую" систему гидроизоляции, которая склонна к трещинообразованию даже при незначительных деформациях сооружения. Кроме того, являясь паро- проницаемыми, они часто не обеспечивают требуемой влажности в сооруже- нии. При обустройстве внутренней гидроизоляционной защиты из рулонных ма- териалов помимо отмеченных трудностей придется столкнуться с необходимо- стью выполнения прижимной стенки и соответствующего уменьшения полез- ного объема помещения. Как показывает многолетний опыт ремонта и обустройства подземных и за- глубленных помещений в условиях незначительных притоков воды, наилучших результатов и с наименьшими затратами можно достичь, если предусмотреть по полу и по стенам создание "фальш-стены" с вентилируемыми за счет естест- венной конвекции воздушным зазором - внутреннего дренажа. Такая система рекомендуется для защиты внутреннего эксплуатируемого пространства под- земных помещений от локального проникновения воды, намокания ограждаю- щих конструкций и т.п. Сбор воды из выполненной системы внутреннего дренажа осуществляется, как правило, в специально оборудованном приямке. Место расположения при- ямка подбирается в соответствии с планировкой защищаемого помещения. Га- баритные размеры приямка определяются в зависимости от ожидаемого водо- притока. Дренируемая вода может поступать в приямок по дренажному лотку, через дренажную трубу или непосредственно через воздушный зазор днища, сформированный дренажным полотном. "Геотехническая механика" 169 Для удаления воды из приямка устанавливают дренажный насос с поплав- ком, который перекачивает воду в систему канализации. Пристенный пластовый дренаж в сочетании с горизонтальным трубчатым дренажом применяют при необходимости защиты от подтопления подземными водами заглубленных и подземных сооружений, располагаемых в суглинистых и глинистых грунтах. Пластовые горизонтальные дрены применяют для защиты зданий и соору- жений при наличии под ними мощного водоносного пласта. Особенно эффек- тивно их использование в слабопроницаемых и слоистых грунтах, где линей- ные трубчатые дрены не дают должного эффекта. Кроме того, устройство пла- стовых дренажей позволяет предохранять конструкции не только от гравитаци- онной, но также и от капиллярной влаги. Анализ существующих в настоящее время дренажных систем позволяет сделать вывод о том, что самую надежную защиту зданий и сооружений обес- печивает устройство пристенного и горизонтального пластового дренажа с ис- пользованием геокомпозитов в сочетании с трубчатым дренажом. Геокомпози- ты различных конструкций возможно применять при любом типе грунта и глу- бине заложения сооружения до 15-20 м, а также в условиях воздействия агрес- сивных грунтовых вод. Кроме того, геокомпозиты весьма эффективны при устройстве внутреннего дренажа зданий. Это исключает возможность образования конденсата на стенах и в углах помещения, обеспечивает надежную защиту эксплуатируемого со- оружения от попадания влаги и сохраняет внутренние конструкции сухими в процессе всего периода эксплуатации объекта. Анализируя существующие методы защиты подземных сооружений от под- топления, можно сделать вывод, что из всего многообразия разработанных кон- струкций пристенных и горизонтальных пластовых дренажей они не исключа- ют фильтрацию через бетонные и железобетонные элементы конструкции. Особенностью работы подземных сооружений и капитальных горных выра- боток является весьма продолжительный срок их службы, поэтому при их экс- плуатации имеет место физический износ и моральное старение бетона или же- лезобетона, накопление в них различных дефектов, что приводит к разрушению элементов конструкции. Наличие во вмещающих породах водоносных горизонтов усложняет соору- жение объектов и негативно проявляется при их эксплуатации. Вскрытие тол- щи пород выработками вызывает дренирующее действие на водоносные гори- зонты, а наличие полости выработки является причиной миграции вод, сопро- вождающихся образованием зон гидроразгрузки, водопонижения и интенсифи- кацией водопритоков в капитальные горные выработки с выносом литосреды. Эти процессы существенно усиливаются в условиях гравитационных воздейст- вий при проявлении горного давления в выработках, когда под влиянием воды понижается прочность пород, развиваются реологические эффекты в массивах. Проявление адсорбционного явления существенно снижает сцепление пород по слоям пород, а уменьшение напоров в водоносных горизонтах приводит к сжа- 170 Выпуск № 73 тию и осадке пород. В совокупности все это интенсифицирует нагрузки на крепь, смещение пород в полость выработок и фильтрацию воды через бетон- ные и железобетонные конструкции крепи. Таким образом, совместное взаимо- влияние на охранную выработку гравитационных и гидравлических факторов способствует развитию флюидодеструктнвных явлений, как в породном масси- ве, так и в крепи, что неизбежно сопровождается коррозией бетона и арматуры, уменьшением грузонесущей способности и водонепроницаемости материала крепи [6]. Работы по выполнению гидроизоляции на подземных объектах осложняют- ся еще и тем, что практически отсутствует возможность вскрытия внешней по- верхности сооружения, а работы по внутренней поверхности неэффективны. Анализ изложенного выше показывает, что необходим комплекс дополни- тельных специальных строительных работ для устранения наблюдаемых водо- притоков и фильтрации в подземные сооружения. Он может включать: тампо- наж закрепного пространства в зонах выявленных неплотностей контакта бе- тонной конструкции с налегающей толщей и в зонах разжижения прилегающе- го к оболочке грунта; очистку поверхности, снятие разрушенного приповерхно- стного слоя бетона; гидроизоляцию внутренней поверхности путем выполнения многослойного набрызгбетонирования с использованием специальных добавок. В ответственных конструкциях и при наличии трещин при толщине бетонной конструкции более 30 см выполняется цементация и контрольная цементация бетона. При заложении объекта в скальных грунтах – выполняется цементация и контрольная цементация прилегающего массива. Тампонаж закрепного пространства выполняют цементно-песчаными рас- творами. Максимальный эффект достигается при выполнении приконтурного тампонажа, когда нагнетаемый раствор распространяется по границе «конст- рукция – вмещающие грунты». Образующийся слой защищает конструкцию и отжимает воду от сооружения. Цементацию выполняют цементными растворами на основе цементов марки не ниже 400. Для контрольной цементации лучше применить растворы особо тонко дисперсных веществ (ОТДВ). Растворы нагнетают через шпуры, обору- дованные геметизаторами под избыточным давлением. Комплексно применение описанных приемов позволяет стабилизировать вмещающие грунты и повысить водонепроницаемость бетонных, железобетон- ных и комбинированных конструкций шахтных подземных и заглубленных объектов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Anderson В. Waterproofing materials and techniques for cut-and-cover structures // Underground Space.- 1984.- volume 8.- № 2. Р. 21-29. 2. Bergmeister К., Santa U. Global monitoring concepts for bridges // Structural concrete.- 2001. - № 1.-Р. 12-16. 3. Neville А. Maintenance and Durability of Structures // Concrete International.- 1997.-№ 11.- Р. 9-12. 4. Рекомендации по проектированию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений. ЦНИИпром- зданий, М.: 1996. 5. Романов А.А., Мусиенко С.П., Мишутин А.В. Технологические аспекты обеспечения водонепроницае- мости железобетонных конструкций гидротехнических сооружений// Геотехническая механика – Сб. научн. трудов ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск. – 2006. – Вып. 61. – С. 132 – 141.

Схожі ресурси