Рекомендации по инженерно-гидрогеологическому обоснованию защитного дренажа территорий, подтапливаемых подземными водами

Дается краткая характеристика особых условий строительства в карстовых районах. Рекомендуется оценивать устойчивость территорий и производить расчеты здание и сооружений по данный о среднегодовом количестве провалов, приходящихся на единицу площади, и графикам распределения провалов по их величине. Рассматриваются  особенности составления схем районной планировки, генеральных планов  городов и проектов детальной планировки. Даются рекомендации по определению характера застройки территорий в зависимости от их устойчивости и излагаются основные требования к жилищному и гражданскому строительству в карстовых районах. Приводятся рекомендации по выбору конструктивных схем и решений промышленных зданий и сооружений. В приложениях дается обоснование рекомендуемого характера застройки территорий и излагается метод расчета ленточных фундаментов как одного из рекомендуемых средств защиты от карстовых провалов ограниченного размера.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных и изыскательских организаций.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Карстовые районы, широко распространенные в СССР (в Европейской части, на Урале, в Сибири, Средней Азии, Казахстане и на Кавказе), относятся к территориям с особыми условиями строительства.

Особые условия промышленного, жилищного и гражданского строительства в карстовых районах связаны в основном с провалами, а также постепенными оседаниями земной поверхности. Кроме того, приходится учитывать особенности гидрогеологических условий, неравномерную несущую способность закарстованных горных  пород с наличием ослабленных зон и др. Важно также иметь в виду возможность активизации карста и связанных с ними процессов при искусственном изменении природных условий.

Промышленное, жилищное и гражданское строительство в карстовых районах осуществляется в больших масштабах (города Дзержинск, Казань, Альметьевск, Октябрьский, Уфа, Куйбышев, Славянок, Североуральск, Черемхово и др.). Карстовые явления вызывают большие затруднения при строительстве и использовании территорий, затрачиваются значительные средства на специальные изыскания и мероприятия по защите от вредного влияния карста. С другой стороны, недоучет особенностей карстовых районов приводит к деформациям и авариям зданий и сооружений.

Настоящие рекомендации составлены в результате обобщения опыта изысканий, строительства и научных исследований в карстовых районах. В работе принимали участие: Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве (головной институт); Государственный проектный и научно-исследовательский институт Донецкий ПромстройНИИпроект; Центральный научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования жилища; Центральный научно-исследовательский и проектный институт по градостроительству и Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А.Кучеренко.

Целью нестоящих рекомендаций является улучшение  использования территорий, повышение надежности зданий и сооружений и  обеспечение рационального использования средств при строительстве в карстовых районах.

Рекомендации составлены, исходя из необходимости, о одной стороны, обеспечить надежность зданий и сооружений и достаточную степень безопасности для жизни ладей от угрозы карстовых провалов, с другой - обеспечить рентабельность капиталовложений в строительство. Необходимые расчеты и ориентировочные оценки для соблюдения этих требований проведены на основе количественных характеристик, полученных в результате специальных инженерно- геологических исследований. Подобные рекомендации, составленные в результате тщательного изучения условий и опыта строительства и выполнения расчетов и ориентировочных оценок, основанных на количественных показателях устойчивости территорий, фактически разработаны впервые и требуют экспериментальной и практической проверки.

 

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.01. Настоящие рекомендации распространяются на  проектирование жилых, гражданских и промышленных зданий и сооружений в карстовых районах.

1.02. Карстовые районы относятся к территориям с особыми условиями строительства (см. раздел 2). При проектировании строительства в этих районах следует пользоваться действующими нормативными документами с учетом настоящих рекомендаций.

Примечание: Соблюдаются также требования нормативных документов для других особых условий (сейсмичность, просадочные и многолетнемерзлые грунты, оползни, сели, подработка территории горными выработками и др.), имеющихся в районе строительства.

1.03. К карстовым районам относятся территории, в геологическом разрезе которых присутствуют растворимые горные породы (известняки, доломиты, мел, гипсы, ангидриты, каменная соль и т.п.), и имеют место или возможны поверхностные и подземные проявления карста.

Примечания: I. Карстом называется «совокупность геологических явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных химическим растворением горных пород и выраженных в образовании в земной коре пустот, в разрушении и изменении структуры и  состояния пород, в создании особого характера циркуляции и режима подземных вод и характерного рельефа местности и режима гидрографической сети» (Попов К.В., 1959 г.).

2. На территории с наличием псевдокарста (так называемого глиняного карста, обусловленного легкой размываемостью глинистых пород) и термокарста (связанного с оттаиванием многолетнемерзлых пород) настоящие рекомендации не распространяются.

1.04. Отнесение районов строительства к карстовым или  некарстовым производится на основании геологических материалов, имеющихся в территориальных геологических управлениях, трестах инженерно-строительных изысканий, научно-исследовательских  институтах и карстовых станциях, или по данным предварительного  обследования. При этом руководствуются также обзорными картами распространения закаротованных пород и карстовых явлений.

Примечание: Примерное распространение карстовых районов на территории СССР показано на схеме, приложенной к "Рекомендациям по инженерно-геологическим изысканиям и оценке территорий для промышленного и гражданского строительства в карстовых районах СССР", изданным ПНИИИСом (М., 1967 г.).

1.05. При проектировании зданий и сооружений в карстовых районах необходимо исходить из следующих основных требований:

а) должна быть предотвращена или сведена до минимума  возможность катастрофических разрушений и обеспечена достаточная. Степень безопасности для жизни людей;

б) должна быть обеспечена рентабельность строительства с учетом возможного ущерба от карстовых явлений и расходов на специальные изыскания и противокарстовые мероприятия.

1.06. Требования, предъявляемые к строительству в карстовых районах, могут быть обеопечены применением следующих мероприятий в различных комбинациях:

а) рациональный выбор и использование территорий (архитектурно-планировочные решения)

б) инженерно-геологические, гидрогеологические и горногеологические мероприятия (инженерная подготовка территорий);

в) строительные (конструктивные) мероприятия;

г) технологические и эксплуатационные мероприятия.

1.07. Проектирование зданий и сооружений в карстовых  районах должно вестись на основании данных тщательных инженерных изысканий, выполняемых с учетом требований "Рекомендаций по инженерно-геологическим изысканиям и оценке территорий для промышленного и гражданского строительства в карстовых районах СССР" (М., 1967 г.).

1.08. Детальным инженерно-геологические исследованиям  территории, намеченной под застройку в районах распространения карста, и проектированию зданий и сооружений должен предшествовать тщательный экономический анализ целесообразности строительства на данной территории.

Экономические расчеты должны быть произведены с учетом  экономических преимуществ этой территории, с одной стороны, и  вероятного ущерба от проявлений карста и затрат на специальные изыскания и противокарстовые мероприятия - с другой.

1.09. В сунну затрат на специальные изыскания и противокарстовую защиту должна быть включена стоимость следующих мероприятий:

детальных инженерно-геологических исследований территории, предшествующих проектированию и строительству зданий и сооружений;

специальных инженерных мероприятий по подготовке территории к застройке (укрепление закарстованных пород, заполнение полостей, гидрогеологические и водоотводные мероприятия и т.п.);

специальных противокарстовых мероприятий, предусматриваемых (в случае необходимости) в проектах зданий и сооружений, возводимых на данной территории, а также в проектах технологических коммуникаций и оборудования;

специальных противокарстовых мероприятий, наблюдений и обследований, осуществляемых (в случае необходимости) в период эксплуатации зданий, сооружений и территории в целом.

1.10. Инженерные изыскания, оценка территорий, характер, объем и стоимость мероприятий по борьбе с вредный влиянием карста зависят не только от природных условий, но и от класса зданий и сооружений, т. e. от их назначения, типа, стоимости и размеров.

1.11. При проектировании строительства всегда необходимо учитывать перспективы расширения проектируемого объекта и хозяйственного освоения окружающей территории в целом.

2. Инженерно-геологические условия строительства и их оценка.

2.01. При проектировании строительства в карстовых районах необходимо учитывать:

а) карстовые деформации земной поверхности (пп.2.02-2.12);

б) пониженную несущую способность закарстованных пород и отложений, заполняющих поверхностные и погребенные карстовые формы (п. 2.13);

в) особенности гидрологических и гидрогеологических условий, связанные с карстом (п.2.14);

г) возможность значительной активизации или замедления развития карста и связанных с ним явлений в результате хозяйственной деятельности человека (п. 2.26).

2.02. Основные типы карстовых деформаций земной поверхности:

а) провалы (пп.2.03-2". 10);

б) постепенные небольшие по площади местные оседания (п.2.Ц

в) постепенные длительные оседании на обширной площади, иногда приводящие к образованию крупных мульд оседания и депрессий (п.2.11);

г) коррозия земной поверхности в местах выхода растворимых горных пород (п.2.12).

Нередко встречаются комбинированные и промежуточные типы деформаций генной поверхности.

2.03. Провалы, вследствие внезапности их возникновения, представляют главную опасность для зданий и сооружений в карстовых районах. Они образуются в результате наличия на глубине карстовых полостей и расширенных трещин.

При проектировании мероприятий по защите зданий и сооружений следует различать: а) провалы, вызванные обрушением кровли карстовых полостей, б) карстово-суффозионные и в) смешанные. Первые возникают при наличии на сравнительно небольшой глубине  достаточно крупной полости о ослабленной кровлей. Вторые происходят в  результате просасывания (вмывания) в карстовые полости и расширенные трещины рыхлого материала из отложений, покрывающих карстующиеся породы. При достаточной мощности покрывающих рыхлых (или разрыхляемых) отложений и благоприятных гидродинамических условиях карстовые полости и трещины даже небольшого поперечного сечения, но значительной протяженности, могут привести к возникновению крупных карстово-суффозионных провалов.

2.04. Подготовка провалов происходит на глубине длительное время, на поверхности же провальный процесс протекает очень быстро. При этом обычно сначала на поверхности внезапно появляются трещины, по которым происходит обрушение грунта, и образуется  воронка или колодец небольшого диаметра. Затем стенки воронки (колодца) обваливаются и оползают, и размеры ее увеличиваются. В песчаных и глинистых грунтах продолжительность формирования провальной воронки ориентировочно составляет: при малом ее диаметре (до 10 м) - не более нескольких минут, при среднем диаметре  (около 20-30 м) - порядка 15-30 мин, при большом диаметре 50 м. и более) - 1-3 часа и более. Образованию провала иногда предшествуют: оседание поверхности земли и возникновение трещин, шум и треск, скачки уровня подземных вод в наблюдательных скважинах и т.п.

Явления, предшествующие образованию провальных воронок,  могут быть использованы для прогноза возникновения провалов, а время формирования провальной воронки - для осуществления экстренных мероприятий по эвакуации людей и ценностей.

Провалы могут возникать поодиночке и группами. Наблюдаются случаи повторных провалов на месте ранее образовавшихся воронок.

2.05. Размеры провалов зависят от местных геологических и гидрогеологических условий. Их диаметры в одних районах не превышают 5-10 м, в других - достигают 50 и даже 100-300 м. Глубина - преимущественно от долей метра до нескольких метров, иногда достигает нескольких десятков метров. Для провальных воронок в  сухих рыхлых и слабосвязанных грунтах характерно отношение глубины к диаметру от 1:3 до 1:2. В обводненных рыхлых грунтах (при прочих равных условиях) это отношение уменьшается, а в прочных породах - увеличивается. Небольшие провалы в большинстве районов случаются значительно чаще, чем крупные. Вокруг провалов нередко отмечается ослабленная зона с пониженной несущей способностью грунтов, концентрическими трещинами и небольшими оседаниями грунта. Ширина этой зоны бывает  различна - от долей метра до нескольких метров.

2.06. Для оценки устойчивости территорий рекомендуются  следующие показатели: а) среднегодовое количество карстовых провалов, отнесенное к единице площади, и б) среднегодовая поражаемость территории карстовыми провалами.

...