УДК 550.8

Предупреждение обводнения грунта. Необходимость ведения наблюдения за состоянием грунтов на территории промышленных предприятий

Заика Александр Михайлович – эксперт, генеральный директор ООО "ПромТехЭкспертиза".

Фоминов Егор Николаевич – технический директор ООО "ПромТехЭкспертиза".

Еськин Василий Васильевич – инженер ООО "ПромТехЭкспертиза".

Аннотация: В статье рассматривается вопрос необходимости ведения наблюдения за уровнем грунтовых вод на территории предприятий. Причины изменений геологических условий территорий промышленных предприятий.

Ключевые слова: Обводнение грунтов, обследование грунтов, лёссовидные суглинки, просадка, техническая эксплуатация зданий и сооружений, аварийное состояние.

На территории Российской Федерации большая часть промышленных предприятий введена в эксплуатацию более 50 лет назад. Это период, который для большинства зданий теоретически является конечным сроком службы. Но практически, такие здания, пригодны к эксплуатации и по истечению теоретического срока продолжают эксплуатироваться.

Однако, за такой промежуток времени велика вероятность изменения геологических условий территорий промышленных предприятий и это вызвано рядом факторов. Одним из таких факторов является обводнение грунтов.

Известно, что здания и сооружения [2] не существуют само по себе, кроме технологических процессов, на территории промышленных предприятий существуют и жизнеобеспечивающие инженерные (в частности водоносные) системы. Как правило, на многих промышленных предприятиях капитальный ремонт [1], включающий в себя (помимо капитального ремонта строительных конструкций) восстановление систем инженерно-технического обеспечения объектов капитального строительства – не проводится. За полувековой период эксплуатации зданий и сооружений и технологические и жизнеобеспечивающие системы приходят в негодность. И если технологические коммуникации ещё более-менее поддерживаются в работоспособном состоянии, то водоносные системы (теплотрассы, водоснабжение, канализация как промышленная так и бытовая), размещаемые, как правило, ниже уровня земли, капитальному ремонту не подвергаются. В результате износа таких систем происходят многочисленные аварии, связанные с разрушением материала трубопроводов и попаданию жидкостей в грунт, что приводит к обводнению грунтов с изменением физической составляющей грунта и/или к повышению уровня грунтовых вод. Данный процесс приводит к ухудшению несущей способности грунтов, что вызывает аварийные деформации зданий и сооружений.

Для предотвращения таких видов деформаций, одной из причин которых является обводнения грунта, владельцу здания, либо сооружения необходимо, прежде всего, знать на каких грунтах расположено его здание и учитывать их специфику, т.к. каждый тип грунта имеет свою степень просадочности.

Наиболее тщательно должны обследоваться грунты, имеющие специфические свойства. К числу таких грунтов относят: многолетне-мёрзлые, просадочные, набухающие, органоминеральные и органические, засолённые, эллювиальные и техногенные грунты. Наличие таких грунтов под фундаментами зданий и сооружений создаёт непосредственную опасность к их устойчивости и целостности в процессе эксплуатации.

В данной статье, как пример, рассмотрим один из типов специфических грунтов – просадочные, на примере лёссовидных суглинков, широко распространённых в литологических разрезах г.о. Тольятти, на глубинах от 1 до 6 метров от поверхности.

Лёссовидные суглинки — породы, близкие к лёссам, отличаются от них меньшим содержанием крупнепылеватой фракции и большими колебаниями содержания других фракций, меньшей пористостью и просадочностью, окраска от желтовато-бурой до красновато-бурой. Обычно содержат карбонаты. Бескарбонатные лессовидные суглинки часто называют покровными суглинками. В лёссах и лёссовидных породах при замачивании их водой при определенном давлении наблюдается резкое уменьшение объема, которое называется просадкой. Грунты, у которых отмечается это явление, называются просадочными. Просадочность лёссов происходит как в природной обстановке (степные блюдца), так и в результате деятельности человека. Установлено, что в основе образования степных блюдец лежит процесс доуплотнения (сжатия лёссовых пород в местах повышенного их увлажнения.

Сущность явления просадки достаточно хорошо изучена. Не рассматривая подробно различные гипотезы, объясняющие просадочность грунтов, укажем лишь на те бесспорные факты, которые характеризуют процесс просадочности.

Во-первых, лёссовые породы до момента просадки обладают высокой пористостью и малой влажностью. После просадки величина их пористости уменьшается, а степень водонасыщенности увеличивается.

Во-вторых, просадочные лёссовые породы обладают малой гидрофильностью. Низкая гидрофильность просадочных лёссов обусловливается их гранулометрическим и минералогическим составом: высоким содержанием частиц крупной пыли и незначительным количеством глинистых частиц, а также присутствием карбоната кальция в количествах более 10%; часто среди частиц глинистой фракции присутствуют такие минералы, как кварц, каолинит и др.

В-третьих, у просадочных лёссов отмечается несколько повышенное содержание легко водорастворимых солей, которые, откладываясь на контакте между частицами, придают им дополнительную связность.

Сопоставляя указанные факты, можно представить в общих чертах явление просадки так: вода, попадая в недоуплотненную лёссовую породу с большой пористостью, размягчает и частично растворяет соли на контакте между частицами, благодаря чему связи между ними нарушаются. Частицы получают возможность перемещаться в новое положение равновесия при данном давлении, что и вызывает уменьшение объема и просадку породы. Таким образом, просадочность по существу является доуплотнением лёссовых пород, которое в известной степени зависит от давления, испытываемого породой при замачивании.

На примере описания лёссовых грунтов становится понятным, что наличие лессовидных грунтов под фундаментами, при обводнении, несёт в себе прямую опасность для целостности зданий и сооружений. Это является определяющим фактом введения на предприятиях системы наблюдения за состоянием грунтов.

В процессе эксплуатации, изменение состояния грунтов можно выявить и по косвенным признакам, проявляющимся в виде трещин в ограждающих конструкциях, деформациях каркаса здания или сооружения и т.д. Однако, такое состояние деформативности конструкций может быть уже предельным, максимально близким к аварийному состоянию и проведение каких либо аварийно-восстановительных работ не поможет остановить процесс разрушения объекта, а лишь отсрочить достижение зданием (сооружением) категории «аварийное состояние» [3].

В проектной документации здания или сооружения может быть предусмотрена необходимость проведения мониторинга компонентов окружающей среды, состояния основания, строительных конструкций и систем инженерно-технического обеспечения в процессе строительства и (или) эксплуатации здания или сооружения.[2] А для получения точных сведений о состоянии и уровне грунтовых вод и своевременного выявления такого фактора как обводнение грунта, следствием чего является снижение его несущей способности, необходима организация наблюдений за режимом грунтовых вод. Такой вид наблюдения организуется путем введения на предприятии системы наблюдения за уровнем грунтовых вод, задачами которой является:

 отслеживание динамики уровней подземных вод во времени;

 отслеживание температуры и химического состава вод;

 уточнение гидрогеологических условий в районе водопонизительных работ при каком-либо строительстве;

 разработка рекомендаций по использованию результатов наблюдений для организации технического обслуживания здания или сооружения.

Особенно важно введение таких наблюдений на объектах, где в производственном цикле обращается большое количество жидкости (ТЭЦ, градирни, водоочистные сооружение и пр.).

В целом же на долговечность и длительность периода срока службы зданий и сооружений, эксплуатирующихся на опасных производственных объектах влияют множество факторов и зависит от технического обслуживания зданий, т.е. от того, насколько герметизировано оборудование (отсутствие протечек), предотвращены ли агрессивные выделения в помещении, своевременно проводить ревизию технологических трубопроводов, оборудования и эксплуатационных водоносных сетей. Поэтому, для поддержания корпуса в исправном состоянии важны так же систематичность и оперативность его технической эксплуатации. Необходимо более тщательно проводить мероприятия по технической эксплуатации зданий и сооружений, в частности своевременно выявлять трещины в строительных конструкциях и вести за ними наблюдение, учитывать тип грунта при проведении геодезии здания и сооружения.

Однако, создавая систему наблюдения за грунтовыми водами на территории предприятия, владельцы промышленных объектов обеспечены систематизированными данными о состоянии грунтов и подземных вод. Такие сведения позволяют своевременно предпринимать меры по сохранности объектов и предотвращению аварийных ситуаций на территории промышленных предприятий и тем самым обеспечить долговременную защиту объектам капитального строительства.

Список литературы

1. Градостроительный кодекс РФ от 29.12.2004 №190-ФЗ (с изменениями на 13 июля 2015 года) (с изм. и доп., вступ. в силу с 19.10.2015).

2. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений: Федеральный закон Российской Федерации N 384-ФЗ от 30 декабря 2009 года (в редакции 02.07.2013г.) // опубликован на Официальном интернет-портале правовой информации http://www.pravo.gov.ru - 02.07.2013)

3. ГОСТ Р 53778-2010 "Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния"// опубликован в Национальный стандарт РФ.