Водопонижение уровня грунтовых вод: детальное руководство

Естественное состояние природного грунта может быть твёрдым и жидким. Между этими состояниями происходит постоянное противодействие. Та или иная фаза становится преобладающей, в зависимости от климатических условий или сезона.

Чтобы обеспечить комфортное пользование земельными участками, нередко приходится использовать методы искусственного понижения грунтовых вод – вот о них и расскажет наша инструкция. Вам будет так же предложено видео в этой статье на тему: «Как понизить уровень грунтовых вод на участке своими руками».

Дренирование участков

Осушение участков, где предполагается строительство, приходится производить довольно часто – для того, чтобы можно было выполнить необходимые работы. В их подтоплении даже не всегда виноваты грунтовые воды. Если территория под застройку находится в низине, она может регулярно затапливаться ливневыми и талыми водами.

И в том, и в другом случае, необходимо организовать отвод воды:

• Осушение земельного участка, затопляемого поверхностными водами, может осуществляться с помощью системы дренажных траншей, отводящих воду сначала в коллектор, расположенный на участке, а затем – в уличные канавы, ведущие к водоёму или техническому бассейну.

Кюветы должны быть достаточно глубокими (не менее 1м) и иметь уклон, благодаря которому отвод воды может осуществляться самотёком. Такая система отлично работает, когда есть возможность отвода воды за пределы участка.

Трубная система отвода воды

Но бывают и такие ситуации, когда произвести водоотвод самотёком невозможно. Это как раз касается грунтовой влаги – её обычно приходится удалять принудительно.

Основным элементом такой системы тоже является накопительный водосборник:

• Обычно это металлический, либо бетонный резервуар, оборудованный дренажным насосом, который собирает и грунтовые, и ливневые воды. Откачка воды происходит в автоматическом режиме, по мере заполнения ёмкости.
• Сигнал к запуску насоса подаёт поплавковый датчик уровня, который срабатывает на определённой отметке заполнения ёмкости. С помощью насоса содержимое резервуара отводится в трубопровод, который может быть врезан в магистральную канализационную сеть, либо, как и в первом случае, сбрасывать воду в водоём.

• Внутрь накопительного колодца вода также попадает самотёком, что обеспечивается уклоном в сторону ёмкости. Разница в этих дренажных системах состоит ещё и в том, что в траншеи, отсыпанные щебнем, укладываются перфорированные трубы-дрены, завёрнутые в геотекстиль.
  Вода, прежде чем попасть в них, проходит неплохую фильтрацию, и получается достаточно чистой, чтобы использоваться для хозяйственных нужд.
• Но для этого очень важно обеспечить накопительной ёмкости герметичность, а иначе, вода будет попадать в них, минуя дренажную систему. Либо, произойдёт обратное развитие событий – вода будет вытекать из ёмкости, которая так никогда и не наполнится, а трубопровод будет работать вхолостую.

Дренажная канализация обычно сооружается по кольцевой системе – её ветви охватывают по наружному периметру все строения на участке. С ней может взаимодействовать и внутренний дренаж зданий, если есть острая необходимость отвода воды от их фундаментов и стен.

Определение УГВ и защита строений от влаги

Конечно, оградить сад-огород от затопления дело святое, но в первую очередь, в защите нуждаются здания. Подумать об этом нужно заранее, чтобы иметь возможность принять необходимые меры, и использовать все возможные способы понижения грунтовых вод ещё в процессе строительства.

• Поэтому, приступая к возведению дома, очень важно точно знать УГВ на данном участке. Ориентироваться можно и по соседским колодцам, и по растительности, которая бывает низкорослой в той местности, где низкий уровень грунтовых вод. А лучше всего, замерить его самостоятельно, ведь это совсем не сложно.

• Делается это по весне, когда, после таяния снегов отметка залегания вод бывает максимальной. Для этого и нужно-то пробурить лунку глубиной 2-3 метра, вставить в неё шпагат с отвесом на конце, или деревянный прут – а через несколько часов вынуть.
  Если щуп оказался мокрым, значит вода близко. Остаётся только замерить, какое расстояние отделяет сухую часть прута, от мокрой.
• Защита конструкций зданий от воздействия влаги, включает в себя целый комплекс мероприятий. Кроме наружного и внутреннего дренажа системы, это ещё их качественная гидроизоляция.
• К таким мерам можно отнести сооружение отмосток и вертикальных водостоков, вода из которых тоже должна поступать в дренажную канализацию. Для этого, под водостоком должен быть обустроен приёмный колодец с решёткой, соединённый с общей системой трубопроводов.

• Существует ещё и такой способ понижения УГВ, как вертикальный дренаж. По сути, это сеть водозаборных скважин, объединённых в единую систему, обслуживаемую насосной станцией.
  При интенсивной откачке воды, уровень воды в водоносном горизонте снижается, а вокруг водоприёмной части скважин образуются депрессионные воронки. Так как скважины образуют общую систему, все воронки сливаются воедино.

При этом здания, сооружения и коммуникации, расположенные в их пределах, надёжно защищены от подтопления. Иногда данный способ более предпочтителен, так как отбор воды, в этом случае, может осуществляться с большей глубины.

Это позволяет затрачивать меньше средств на её отвод. С помощью поглощающих колодцев, глубинные воды могут просто сбрасываться из одного горизонта в другой.

Открытое водопонижение

Но ситуация на участке нередко требует таких мер, которые вообще позволят приступить к строительству. Вода бывает настолько близко, что даже выкопать котлован под дом становится проблемой (см. также Как в уже построенном доме вырыть погреб правильно).

В таких случаях, приходится сначала производить водоотлив, а затем, открытое водопонижение:

• Затопленный котлован представляет собой бассейн наполненный водой, и прежде, чем приступать к каким бы то ни было действиям, его сначала нужно осушить. Водоотлив так же осуществляется с помощью дренажных насосов, только здесь они находятся не в резервуаре, а прямо в котловане.

• Оборудование, используемое для осушения котлована должно быть таким, которое способно перекачивать не просто грязную воду, но и пропускать через себя различный мелкий мусор, ил, камни. После того, как вода из котлована удалена, по его периметру могут быть установлены иглофильтры.
• С их помощью, вода откачивается из толщи грунта, не давая ей возможности выступать на поверхность. Как это выглядит, вы можете видеть на фото в начале статьи.
  Этот способ чаще всего используется в том случае, когда фундамент здания заглубляется ниже того уровня, на котором залегают грунтовые воды. Но это, конечно, не для частного строительства.
• Воду, откаченную дренажным насосом тоже нужно куда-то отводить. Если рядом есть пруд, для стройки это необыкновенная удача. Но так бывает не всегда – чаще всего, приходится осуществлять дренаж всего строительного участка.
  Обычно это сеть мелиоративных траншей по его периметру. Как только они выкопаны, вода начинает самопроизвольно стекать туда, где отсутствует сопротивление грунта.

• После обустройства водоотводных канав, можно спокойно приступать к рытью котлована. Одной из мер, позволяющих защитить фундамент будущего дома от влаги – это песчаная отсыпка. Она, конечно, делается при любом строительстве, независимо от наличия или отсутствия воды, и обычно её толщина не превышает 15 см.
• В случае с высоким уровнем воды, толщина отсыпки может быть увеличена, например, до полуметра. Конечно, цена земляных работ при этом возрастает в геометрической прогрессии, но такой подход к может быть вполне оправдан, особенно, когда повышение уровня грунтовых вод происходит сезонно.
• У вас может возникнуть вопрос: «А почему бы не использовать насосы на всём протяжении земляных работ?». Ответим сразу, что делать это нельзя бесконтрольно, так как в грунте, насыщенном водой, могут образоваться пустоты, и он начнёт оплывать. Данное явление называется «суффозия» – это вынос мелких частиц грунта, сопровождаемых мини-родничками.

• Она ослабляет грунт, и продолжать в такой ситуации строительство становится опасно. При появлении признаков суффозии приходится, наоборот, повышать уровень грунтовых вод. Использовать насос в рыхлых грунтах вообще не рекомендуется.

Есть ситуации, когда насосы просто незаменимы, и на картинке сверху они перечислены. Что касается возведения фундаментов зданий и сооружений, то выйти из положения можно и с помощью альтернативных вариантов. А их, в общем-то, немало.

Укрепление грунта

Кроме тех способов осушения и мелиорации земельных участков, о которых уже было сказано, существуют и другие варианты. Причём, их применение позволяет не только осушить грунт, но ещё и укрепить его.

Грунтовые воды замораживают, закачивают в грунт битум, цементируют его, либо проводят силикатизацию:

• Искусственное замораживание насыщенных водой грунтов, является временной мерой, и применяется в тех случаях, когда выработка должна заглубляться ниже УГВ. В основном, это строительство тоннелей и всевозможных гидротехнических сооружений.

• Силикатизация, битумизация и цементация – это очень эффективные способы, дающие возможность не просто понизить уровень грунтовых вод, но и укрепить грунт – причём не временно, а постоянно. Фактически, в него вводятся инъекции того или иного раствора. Он нагнетается с определённым давлением, через перфорированные трубы инъекторы.
• Когда для этой цели используется силикат натрия (алюминат натрия + жидкое стекло), способ водопонижения называют силикатизацией. Его применяют для укрепления таких проблемных грунтов, как пылеватые пески, лёсс (известковые осадочные породы), плывуны. Раствор может быть и двухкомпонентный: то же жидкое стекло, плюс хлористый кальций.
• Тот или иной состав раствора подбирается, исходя из результатов лабораторного исследования грунта – всё зависит от содержания в них солей кальция и магния. Инъекторы нередко используются в качестве электродов постоянного тока. Через них пропускается электричество, что более чем в десять раз ускоряет темпы работ и повышает их качество. Этот способ называется электросиликатизацией.

Что такое цементация, сразу понятно из названия – в грунт нагнетается жидкий цементный раствор. Этим методом укрепляют песчано-гравийные грунты, и если при силикатизации используют инъекторы максимальным диаметром 38 мм, то при цементации их размер должен быть вдвое больше – 75 мм. Их забивают в грунт пневматическим молотом, либо копром, а извлекают обычным домкратом или лебёдкой.

Выбор варианта водопонижения

На выбор того или иного способа водопонижения влияют многие факторы. Это и водопроницаемость грунта, и требуемый уровень понижения УГВ, размеры котлована, даже направление движения вод.

Имеет значение и наличие строений на участке:

• Для строительства частного дома, где отметка заглубления фундаментов редко опускается ниже 2,5 м, бывает достаточно системы трубного водоотведения, о которой мы рассказывали в первой части статьи. Если уровень вод требуется понизить на отметку от трёх до пяти метров, чаще применяют иглофильтровые системы.

• При этом иглофильтры опускаются на нужную глубину, и подключаются к вакуумному насосу, находящемуся в накопительном коллекторе. Если такая установка оснащена эжекторным подъёмником, то понижение уровня грунтовых вод может осуществляться до отметки 20 м. Схематично это выглядит так, как показано на картинке сверху.
• Отведение вод является необходимостью, в основном, для глинистых грунтов. Песчаные и песчано-гравийные почвы сами по себе прекрасно выполняют функции дренажа. Вода сквозь них легко просачивается вглубь, но такие грунты не могут выдерживать большие нагрузки, и поэтому нуждаются в укреплении теми способами, о которых мы только что рассказали.
• Особую важность водоотлив и понижение уровня грунтовых вод приобретает в том случае, когда УГВ располагается выше уровня промерзания грунта. Ведь в этой ситуации, к воздействию на фундамент здания влаги, добавляется ещё и морозное пучение.

Это тот самый случай, когда если поспешишь, то людей насмешишь. Так что, если ситуация на вашем участке настолько проблемная, перед тем, как что-либо на нём построить, проконсультируйтесь со специалистом, сведущим в гидрогеологии. Грамотный подбор способа водопонижения, в таких условиях станет залогом комфортного землепользования – а это важно!