Дренажи зданий и сооружений, как выбрать оптимальный вариант системы

Дренажом принято называть искусственное удаление с поверхности земли ливневой или подземной воды с целью безопасного строительства, комфортной эксплуатации объектов, улучшения агротехники сельскохозяйственных земель, парковых и придомовых территорий. Рассмотрим ситуации, когда устройство дренажей зданий и сооружений обязательно, чем отличаются различные системы, и какие данные используют для их проектирования.

Когда возникает необходимость в дренаже

Если для частного дома что-то и может быть хуже неправильного устройства фундамента, так это отсутствие дренажа там, где он необходим. Многие застройщики этому вопросу вообще не придают значения – до тех пор, пока не припечёт, и жизнь в новом доме не станет сплошной борьбой с сыростью.

При повышенной влажности грунта страдают не только строения, но и участок, на котором владельцу хочется не только проложить дорожки и сделать альпийскую горку, но и что-то посадить. Излишки влаги не дают это сделать — а ведь всего-то и нужно, что организовать дренаж для её удаления как минимум, в водоотводную канаву.

Это не значит, конечно, что системные водоотводы с использованием глубинных сооружений нужно строить в обязательном порядке. Линейные водоотводы закладывают на глубину только на болотистых и глинистых почвах – там, где грунтовые воды подходят близко к поверхности.

А вот отводить атмосферную выпадающую влагу приходится в нашей стране практически повсеместно, таковы условия климата. Удовольствие недешёвое, но лучше сразу раскошелиться на проект и профессиональных исполнителей, чем потом разбираться с плачевными последствиями.

Типичные ситуации для застраиваемых участков

Можно выделить три типичных ситуации, при которых дренаж необходим по умолчанию:

1. Для участка, расположенного на склоне. Здесь никогда нет повышенных грунтовых вод, но проблему создают дождевые осадки, скатывающиеся с вершины вниз. Максимум внимания должно уделяться естественному дренажу, который обеспечивают растения. Если не удалось при строительстве сохранить первоначальную растительность, склон обязательно нужно засаживать деревьями и многолетними кустарниками, корни которых «пьют» влагу в больших количествах. Для защиты фундамента, со стороны вершины холма делается дренаж, перехватывающий поток, с отводом воды в обходящие дом канавы, и широкая отмостка с разуклонкой.
2. Низинное расположение участка. Самое неудачное для строительства место, но иногда выбирать не приходится. Тут кроме несущейся с вершины воды может прибавиться и повышенный уровень грунтовых вод, да и вода может стекать не только с одной стороны, но и с соседних склонов. Поэтому на низинных участках требуется устройство полноценной дренажной системы по всему периметру.
3. На ровных участках необходимость устройства дренажной системы может быть связана с климатическими условиями: обильным выпадением дождей, высоких снегов, при таянии которых всю округу затопляет. Наибольшие проблемы возникают на глинистых грунтах, так как они практически не пропускают сквозь себя воду, а просто раскисают. Отличным решением вопроса в таком случае являются отводные траншеи с глубокими дренажными колодцами.
4. Повышенный УГВ. Близкое расположение грунтовой воды вынуждает проектировать наиболее сложные по структуре дренажные системы, нередко имеющие комбинированную схему (поверхностный + глубинный дренаж). Сказать однозначно, что и как именно следует делать невозможно, потому что здесь всегда нужен индивидуальный подход, основанный на геодезических и гидрологических данных.

Каким зданиям нужен дренаж

Выше говорилось об участках, требующих обязательного дренирования, но отдельные виды дренажа призваны защитить от воды непосредственно здание или сооружение (забор, например, или подпорные стены). В случае со зданием в расчёт берётся не только гидрогеология участка и уровень агрессивности вод по отношению к заглубляемым конструкциям, но и функциональность, архитектура и объёмно-планировочные решения объекта.

В целом, в устройстве дренажа нуждаются:

• Дома с подвалами и техподпольями, коллекторы и коммуникационные каналы, полы или дно которых располагаются ниже уровня грунтовой воды, или базируются всего на 50 см выше расчётного УГВ (при нормальной фильтрации грунта).
• Все те же объекты, заложенные в глинистых и суглинистых грунтах (они плохо фильтруются) – независимо от уровня подземной воды.
• Подвалы, погреба и технические подполья, строящиеся на глинистых грунтах и заглубляемых более чем на 1,3 м от планировочной отметки земли.
• Полы технических подполий, базирующихся на плитном фундаменте, заглубляемых в глинистый грунт менее чем на 1,3 м.
• Здания и сооружения на склоне, выше которых есть песчаные линзы или располагается тальвег — овраг, по дну которого потоком воды перемещается размытый дисперсный грунт (песок, ил).

Что кроме дренажа, дополнительная защита

Важно: Противокапиллярная защита стен и фундаментов (отсечная горизонтальная гидроизоляция) должна предусматриваться по умолчанию, вне зависимости от наличия или отсутствия дренажа.

Чтобы исключить вероятность обводнения окружающей здание территории, и не допустить поступления воды к фундаментам зданий и сооружений, даже при наличии полноценного дренажа нужно предусматривать:

• качественное уплотнение грунта в пазухах котлована или траншей фундамента;
• устройство водостоков с кровли, желательно с точечными водоприёмниками;
• установку открытых водоотводящих лотков 150*150 мм и уклоном 1%;
• устройство отмостки по периметру здания, шириной 100 см, с уклоном 2%;
• герметичную заделку мест вводов в здание инженерных трубопроводов;
• организованный поверхностный вывод дождевой воды с прилегающей к зданию территории.

Если существующая отметка поверхности земли не позволяет достигнуть желаемой защиты от подземных вод, и не даёт возможности организовать поверхностный отвод воды, предусматривают подсыпку территории. А если собираемые системой воды невозможно отводить самотёком, для отдельного здания или группы строений может быть установлен накопитель с дренажным насосом, перебрасывающим воду в общую канализацию.

Дренажные системы и их особенности

При значительном заглублении фундаментов, подпоре грунтовых вод и невозможности их самотечного удаления при общем водопонижении района строительства, для отдельных зданий или группы сооружений могут устраиваться местные дренажи. По взаимному расположению с водоупорными слоями (так именуют залегающие на глубине пласты глины) системы именуют как:

• дренаж совершенного типа (базируется поверх водоупорного слоя, вода поступает только по бокам и сверху);
• несовершенный дренаж (устраивается в толще фильтрующегося грунта в случаях, когда водоупорный слой располагается слишком глубоко).

Исходные данные для проекта дренажа

Когда проектируются дренажные системы, во внимание берутся такие исходные данные:

• Отчёт о гидрогеологическом обследовании участка, с характеристикой залегающих в пятне застройки вод, с указанием источников питания, структуры и характеристики грунта.
• План территории со всеми объектами и коммуникациями.
• Планы и разрезы зданий с отметками полов.
• Развёртки фундаментов.
• Продольные профили подземных каналов.
• План рельефа местности.

Как выбираются дренажные системы

Систему защиты от подтопления подбирают в зависимости от масштаба и характера объекта, конкретики гидрогеологического обследования территории. Когда решается вопрос дренирования вновь застраиваемых городских кварталов на площадках с высоким УГВ, для микрорайона разрабатывается общий комплекс дренажей.

В него обычно входят как системы, обеспечивающие общее для территории водопонижение, так и местные дренажи, роль которых состоит в защите от подтопления отдельных сооружений или зданий.

Соответственно, по назначению системы можно классифицировать как общие и местные. К общим дренажам относят:

1. Головной (он же береговой) – применяют для перехвата вод, поступающих с более высокого рельефа (с вершины холма или от реки).
2. Систематический. Представляет собой систему равномерно распределённых по территории горизонтальных дрен, сбрасывающих воду в более глубокие слои грунта через понизительные скважины или трубчатые колодцы.

К местным относят дренажные системы трех видов:

1. Кольцевой. Может проектироваться для группы зданий, огибая их по замкнутому или незамкнутому кольцу, с отступом в 5-8 м. Эффективен для защиты зданий с подвалами и техподпольями, строящимися на хорошо фильтрующихся грунтах. Система закладывается ниже их пола, глубина дренажа на участке всегда индивидуальна и определяется расчётом.
2. Пристенный. Наиболее эффективен в глинистых и суглинистых грунтах, и может устраиваться даже при отсутствии грунтовых вод – для вывода поверхностной влаги, собирающейся у фундамента. Соответственно, закладывается близко к зданию (чуть ниже подошвы фундамента), в пазухах обратной засыпки под отмосткой.
3. Пластовый. Выглядит, как пласт дренирующего сыпучего материала (обычно щебня и песка), площадь которого соответствует площади здания. Чаще всего комбинируется с пристенным дренажом, в сторону которого делается уклон. Применяется при сложном строении водоносного пласта и его большой мощности, при наличии верховодки непосредственно в пятне застройки, когда две предыдущих схемы не обеспечивают нужного эффекта.

Примечание: При строительстве на грунтах с высоким коэффициентом фильтрации – например, песчаных, устройство местного дренажа может сопутствовать и общему понижению УГВ.

Структура линейных дренажей

Линейными называют дренажные системы с сильно вытянутыми в длину дренами, протяжённость которых может составлять и более 1000 м. Это траншея с сыпучим заполнением и перфорированными трубами в его толще, собирающими воду и транспортирующими её к коллекторам или дренажным колодцам.

Сформированный по такой схеме глубинный дренаж решает вопрос понижения уровня грунтовых вод, поверхностные дрены избавляют от излишков дождевой воды приповерхностные слои грунта. Линейные дренажи состоят из трассы, смотровых и перепадных колодцев, выпуска.

Трасса и водосточные выпуски

Если система кольцевая или пристенная, она обязательно привязывается к защищаемому зданию или группе строений. В систематических и головных дренажах трасса прокладывается в зависимости от условий застройки микрорайона и общих гидрогеологических условий.

• Привязка к зданиям осуществляется так, чтобы дренаж располагался ниже подошвы фундамента, а расстояние между краем фундамента и краем дренажной траншеи должно приниматься с учётом угла естественного откоса грунта (зависит от типа грунта).
• Глубина заложения трассы общих дренажей (систематических и головных) определяется гидравлическим расчётом, но не может быть меньше глубины промерзания грунта. Для кольцевого и пристенного дренажа систему тоже рассчитывают, но в основном для обеспечения надлежащей производительности.
• Глубина заложения дрен в этом случае ориентируется только на отметку подошвы фундамента. Продольные уклоны зависят от типа грунта на трассе, и составляют 0,003 для песков, и 0,002 для глин. Если возникает необходимость сделать уклон больше, во внимание принимают максимально допустимую скорость потока воды в дренах (1,0 м/сек).

Примечание: В местах поворотов трассы, изменения уклонов, точках перепада рельефа, да и просто на слишком длинных пролётах (более 40-50 м) устанавливают смотровые или перепадные колодцы.

• При сбросе дренированной воды в овраги и водоёмы, устраивается выпуск трубопровода. Он должен быть заложен выше водного горизонта водоёма, учитывая уровень подъёма зеркала воды во время паводка, но в любом случае должен оснащаться обратным клапаном.
• Как вариант, может быть устроен устьевой вариант выпуска – ниже горизонта воды с учётом глубины образующегося ледяного покрова. В таком случае, в точке сброса воды приходится проектировать перепадный колодец. Если сброс самотёком невозможен, в точке выпуска ставится накопитель с установленной в нём насосной станцией, работающей в автоматическом режиме.

Нередко к дренажным колодцам присоединяют и водостоки, собирающие воду с кровель, что должно быть принято в расчёт и предусмотрено проектом. В таких случаях дренажную трассу устанавливают над водостоком, с расстоянием между дренами и водосточными трубами не более 5 см. Если сделать так не получается, допускается параллельная укладка этих труб в одной траншее.

Дренирующие обсыпки

Чтобы облегчить воде доступ к дренам и минимизировать вероятность заиливания, перфорированные трубы (асбоцементные или полимерные) закладывают в толщу насыпного крупнозернистого материала. Эта обсыпка называется дренирующей, и может состоять из одного или двух слоёв.

Однослойные обсыпки предусматривает в хорошо фильтрующихся грунтах: гравелистых и крупнозернистых песках. Если это мелкие и пылеватые пески или супеси, обсыпку делают двухслойной – внутри щебень, гравий или керамзит, снаружи песок.

Обсыпку нельзя укладывать в заполненную водой траншею. В случае необходимости сначала выполняют осушение иглофильтрами, либо применяют любой другой способ строительного водопонижения. Затем насыпают и трамбуют песчаную прослойку толщиной 5 см, и только потом, застелив траншею геотекстилем, укладывают крупнозернистый материал и саму трубу.

Примечание: Если дренаж совершенный (располагается поверх глинистого водоупора), перед засыпкой песка дно траншей вытрамбовывается щебнем.

С помощью вертикальных или откосных стенок траншей, дренирующей обсыпке придают прямоугольное или трапециевидное поперечное сечение. Толщина слоя крупнозернистой засыпки не может быть меньше 15 см. Обойтись без неё можно только используя трубофильтры — дренажные трубы, уже на заводе упакованные в геотекстильную оболочку, внутри которой уже есть гравийно-щебёночный фильтр.

Фильтрующие конструкции — заключение

Когда водоносный пласт неоднороден: сверху имеет плохо проницаемый слой, в котором проходит дрена, а снизу — хорошо фильтрующийся, проектируют комбинированные дренажные системы. Они состоят не только из трассы и смотровых колодцев, но и включают в себя колодец-фильтр, через который дренируемую воду можно сбрасывать в более глубокие слои грунта.

Такое сооружение, относящееся к категории вертикальных дренажей, может выполняться гидравлическим или буровым способом, и устраивается аналогично любым трубчатым колодцам. Разница только в том, что его верхняя часть (устье) располагается ниже общего зеркала подземной воды (без учёта уровня понижения). Устье переходит в дно смотрового колодца, выходящего на поверхность, и располагается выше лотка, сбрасывающего воду, на 15 см.

Если глубина сброса дренируемых вод небольшая, колодец-фильтр может быть устроен открытым способом, и непосредственно соединяться с дренажной траншеей посредством вертикально установленной трубы, заполненной гравием. Окружающее трубу пространство забивают крупным песком, а верхний конец трубы сопрягают с обсыпкой горизонтального дренажного канала.