В статье рассматривается практический случай реализации гидроизоляционной защиты заглубленного сооружения в условиях высокого напора подземных вод с применением в качестве вторичной защиты двухслойной полимерной мембраны свободной укладки. Приводится критический анализ принятых проектных решений по первичной и вторичной защите подземного пространства сооружения. Описывается реализованная технология восстановления выявленных повреждений гидроизоляционной защиты сооружения. В заключительной части сформированы предложения по принципиальному подходу проектирования гидроизоляции подземных и заглубленных сооружений, позволяющие избежать возможных ошибок.
Ключевые слова: гидроизоляция, первичная и вторичная защита, подземное строительство, гидроизоляционные полимерные мембраны.
The article considers a practical case of the implementation of waterproof protection of grounded structure in a condition of high groundwater pressure with the use of two-layer polymer membrane of free layer as secondary protection. A critical analysis of the design decisions made on the primary and secondary protection of the underground space of the structure is given. The implemented technology of restoration of identified damages of waterproof protection of the structure is described. In the final part, proposals are formed for a principal approach to the design of waterproofing of underground and grounded structures, allowing to avoid possible errors.
Keywords: waterproofing, primary and secondary protection, underground construction, waterproofing polymer membranes.
При освоении подземного пространства городов наряду с грамотным подходом к выбору технологии устройства подземных частей зданий и сооружений немаловажную роль играет обеспечение их гидроизоляционной защиты. Несмотря на достаточно развитый рынок представленных материалов и технологий систем защиты, отказ гидроизоляции часто происходит ещё на стадии сдачи объекта в эксплуатацию [1–6].
На сегодняшний день одним из популярных решений в качестве вторичной наружной гидроизоляции является использование полимерных мембран механического крепления со свободной укладкой (свободно монтируемые), оснащёнными ремонтными системами позволяющие восстанавливать герметичность мембран в случае их повреждения [7].
Рассмотрим практический случай применения гидроизоляционной защиты подземного пространства с применением двухслойной полимерной мембраны на одном из сооружений, распложенного в Ленинградской области на берегу Финского залива.
Сведения об объекте и принятых решений по гидроизоляционной защите сооружения
Объект представляет собой заглубленное сооружение прямоугольного сечения размером 12000х10000 м. Назначение объекта — проведение научных исследований. Фундаментом сооружения является железобетонная монолитная плита толщиной 800 мм с глубиной заложения -7,200. Наружные стены заглубленного сооружения выполнены железобетонными монолитными толщиной 600 мм. Класс прочности бетонных конструкций составляет В30.
Согласно данных инженерных изысканий грунты представлены насыпными грунтами, супесями песчаными и пылеватыми водонасыщенными. В основании фундаментов залегает глина лёгкая пылеватая, твёрдая. Грунтовые воды вскрыты на глубине 0,2–1,6 м от поверхности земли. Таким образом, площадка строительства, согласно СП 250.1325800.2018 относится к категории высоким уровнем подземных вод.
Первичная защита реализована применением бетона с маркой по водонепроницаемости W12 и укладкой двух набухающих профилей сечением 20х20 мм в сопряжении фундаментной плиты со стеной.
Вторичная гидроизоляционная защита выполнена с использованием системы, состоящая из двух слоёв полимерных мембран свободной укладки, имеющую в комплектации ремонтную систему. Нижний слой мембраны является основным, верхний слой мембраны — страховочным. Слои между собой сварены по периметру с образованием герметичных карт площадью 100–150 м 2 .
Слои полимерной мембраны представляют собой однородные полотна в виде рулонов на основе термопластичных полимеров. Под свободной укладкой подразумевается, что монтаж полотен осуществляется без приклейки к основанию. Крепление мембран выполняется ПВХ ронделями, по вертикальным поверхностям — с применением полос из полимерной мембраны. Сварка полотен производится горячим воздухом.
Гидроизоляционная система имеет разделение на замкнутые секции размером по периметру конструкций стен и фундаментной плиты. Ограничительными элементами секций служат гидроизоляционные шпонки. В каждой сформированной замкнутой секции предусматривается установка инъекционной системы, состоящей из штуцеров, которые закрепляются на мембране с выводом трубок во внутренний объём сооружения. Установленная инъекционная система даёт возможность выявлять активные течи при повреждении секции защитной системы и восстанавливать герметичность участка методом нагнетания полимерных смол. Принципиальная схема гидроизоляционной системы, состоящая из двух слоёв полимерной мембраны представлена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема устройства гидроизоляционной системы на примере ремонтопригодной системы изоляции фундамента ТН-ФУНДАМЕНТ Стандарт Эксперт (производство Технониколь): 1– геотекстиль иглопробивной; 2– наружный слой мембраны (наружный слой); 3– внутренний слой мембраны; 4- экструзионный пенополистирол; 5– профилированная защитная мембрана; 6 — плёнка полиэтиленовая; 7 — гидрошпонка (на рассматриваемом объекте набухающий профиль); 8 — ПВХ контрольно-инъекционные штуцера (на объекте выведены по отдельности); 9 — инъекционные трубки
Рассматриваемая система защиты на основе мембраны механического крепления и свободной укладки имеет ряд преимуществ, из которых следует отметить: эластичность системы, долговечность материала, менее трудоёмкий подход к подготовке поверхности основания перед укладкой полотен.
Однако на фоне указанного ряда преимуществ существуют и недостатки, к которым следует отнести: низкая стойкость к механическим воздействиям; высокая вероятность повреждения при контакте с острыми предметами; трудоёмкий процесс контроля значительного объема сварных швов, от качества которых зависит герметичность системы; сложность герметизации участков вводов коммуникаций; сложность локализации повреждённого участка из-за отсутствия сцепления материала с поверхностью защищаемой конструкцией, особенно при нарушении герметичности сформированных карт.
Следует отметить, особенность ремонтной системы двухслойной мембраны, установленные штуцера которой имеют только выход в пространство, образованное слоями мембраны. В то же время, при определённых нарушениях герметичности защитной системы, подземные воды могут поступать в зону между внутренней мембраной и стеной сооружения.
Выявленные повреждения гидроизоляционной защиты на объекте и их анализ
На момент выполнения отделочных работ в заглубленной части сооружения на объекте были выявлены дефекты, свидетельствующие о повреждении гидроизоляционной защиты — активные течи по сопряжению стыка плиты пола со стеной, через локальные дефекты непосредственно в бетонных конструкциях, в местах вывода инъекционных трубок ремонтной системы мембраны, а также на участках вводов коммуникаций (рис. 2, рис. 3).
В самих инъекционных трубках водопроявление было незначительным на уровне капельной влаги, даже после прочистки каналов трубок.
Рис. 2. Выявленные активные течи на объекте по сопряжению фундаментной плиты со стеной, а также на дефектных участках бетона
Рис. 3. Наличие активных течей через имеющиеся дефекты бетона
Таким образом, по наблюдаемому характеру водопроявления на объекте был сделан вывод, о том, что основным источником поступления воды является зона между ограждающей конструкцией подземного пространства и внутренним слоем мембраны. В этом случае установленная ремонтная система, выведенная между слоями мембраны, не позволяет заполнять инъекционным материалом зону между внутренней мембраной и стеной подземной части сооружения.
Однако, беспрепятственному поступлению воды в подземное пространство объекта способствовали следующие причины на стадии проектирования и реализации первичной защиты:
– отсутствие решений по герметичности вводов коммуникации на стадии бетонирования;
– замена гидрошпонки на набухающий профиль, что привело к ухудшению разработанных мероприятий по гидроизоляционной защите, так как эффективность применения набухающих профилей (шнуров) при наличии гидростатического давления более 3 метров является спорным;
– большое число дефектов бетонирования, что привело на таких участках к нарушению водонепроницаемости.
Вышеперечисленные причины, нарушают установленные требования в нормативном документе СП 250.1325800.2016, в котором указано, что при выборе типа системы защиты для сооружений из железобетона, независимо от применяемого варианта, следует выполнять конструктивные и технологические мероприятия, обеспечивающие получение бездефектных и непроницаемых конструкций, и их сопряжений по принципам системы первичной защиты.
Таким образом, в случае обеспечения необходимых мероприятий по первичной защите сооружения, гидроизоляционная защита объекта сохранилась, даже при отказе вторичной защиты.
Мероприятия по восстановлению гидроизоляционной защите на объекте
С учётом того, к рассматриваемому объекту установлены повышенные требования по гидроизоляционной защите были приняты следующие мероприятия:
– с целью восстановления первичной защиты сооружения проведение инъектирования узлов вводов коммуникаций, а также сопряжения фундаментной плиты с наружными стенами.
– для восстановления наружной гидроизоляции было выполнено законтурное нагнетание материала в зону между ограждающей конструкцией и внутренним слоем мембраны через предварительно пробуренные отверстия (рис. 4).
При реализации технического решения по законторному нагнетанию (создание противофильтрационной завесы) наиболее ответственной задачей является выбор параметров инъектирования с подбором оптимального шага бурения отверстий, скорости и давления подачи материала, так как это влияет на обеспечение сплошности создаваемого экрана.
В качестве инъекционного материала был выбран полиуретановый состав гидрофильного типа. Выбор материала обусловлен рядом преимуществ, а именно незначительный расход с учётом увеличения в объёме до 12 раз, отсутствие расслоения и вымывания, достаточно быстрое время полимеризации, а также связывание воды значительных объёмов как на химическом и физическом уровне.
Выбранные по расчёту параметры были проверены на объекте в ходе контрольного нагнетания с поправкой на имеющуюся температуру среды.
Следует отметить, что в ходе выполнения работ выход прореагированной смолы наблюдался в том числе в дефектных зонах бетона (фото. 5).
Рис. 4. Пакеры, установленные в пробуренные шпуры для подачи инъекционной полиуретановой смолы. Наблюдается активная течь через открученные обратные клапаны пакеров
Рис. 5. Выполнение инъекционных работ. Выход смолы наблюдается на участках с имеющиеся трещины в бетоне, которые имели скрытый характер в виду наличия отделочного слоя
Выбранная технология позволила устранить имеющиеся повреждения и восстановить гидроизоляционную защиту на рассматриваемом объекте в полном объёме (рис. 6). В ходе периодического наблюдения за сооружением новых течей не выявлено.
Однако следует отметить, что восстановительные мероприятия практически в большинстве случаев являются трудоёмкими и приводят к удорожанию стоимости строительства работ.
Рис. 6. Вид одного из помещений после выполнения работ по восстановлению гидроизоляционной защиты
Заключение
По результатам рассмотренного практического случая реализации гидроизоляционной защиты заглубленного сооружения от подземных вод с применением двухслойной мембраны свободной укладки сформулированы следующие выводы и рекомендации:
– при проектировании гидроизоляции подземных и заглубленных частей сооружений приоритетными решениями следует считать мероприятия по обеспечению полноценной первичной защиты (ограждающие конструкции котлована в виде неизвлекаемого шпунтового ограждения, траншейной стены в грунте, несущих стен здания и т. д.);
– проведённый анализ выполненной вторичной защиты на основе свободно монтируемой двухслойной мембраны показал, что используемая защита обладает несовершенной ремонтной системой, которая в случае повреждения обоих слоёв мембраны не позволяет восстановить гидроизоляционный контур, так как инъекционные трубки и штуцеры выводятся только между слоями мембраны;
– в случае выявлении дефектов бетонирования, работы по их устранению следует выполнять до устройства вторичной защиты, так как после обратной засыпки, трудоёмкость и стоимость таких работ значительно возрастает;
– при назначении технических решений для каждого конкретного объекта следует учитывать основные факторы, влияющие на выбор технических решений, такие как гидростатический напор, глубина подземного или заглубленного сооружения, геологические и гидрогеологические условия площадки и другие важные положения, рекомендованные к рассмотрению в СП 250.1325800.2016;
– выбор технического решения по гидроизоляционной защите подземных и заглубленных сооружений должен быть основан на комплексном подходе с определением надёжности выбранной системы и анализом рисков в случае отказа принятой системы, что позволит избежать трудоёмких и дорогостоящих работ по восстановлению защиты сооружения.
Литература:
- Мангушев Р. А, Осокин А. И, Сотников С. Н. Геотехника Санкт-Петербурга. Опыт строительства на слабых грунтах: Монография / М.: АСВ, 2018. 386 с.
- Осокин А. И, Денисова О. О, Шахтарина Т. Н. Технологическое обеспечение подземного строительства в условиях городской застройки // Жилищное строительство. 2014. № 3. С. 16–24.
- Шашкин А. Г, Шашкин К. Г. Подземное строительство в Санкт-Петербурге: краткий обзор технических решений // Жилищное строительство. 2016. № 9. С. 15–29.
- Шашкин А. Г, Зенцов В. Н, Улицкий В. М. Развитие подземного пространства мегаполиса // Жилищное строительство. 2018. № 9. С. 30–36.
- Шилин А. А. Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте: Монография / М.: МИСИ–МГСУ, 2018. 372 с.
- Шашкин А. Г, Волобой С.А, Глыбин Л.А, Букатов А.М, Богов С. Г. Проблемы гидроизоляции подземных сооружений (случай из практики) // Геотехника. 2017. № 1. С. 10–18.
- Шаравара А. М, Христофорова И. А. Мембраны на основе ПВХ, применяемые в строительстве // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. г. Пермь. 2019. Т2. С. 441–445.
- Шилин А. А. Ремонт строительных конструкций с помощью инъецирования: Учеб. Пособие / М.: Горная книга, МГГУ, 2009. 170 с.
- Сокова С. Д. Повышение надёжности подземной гидроизоляции при эксплуатации зданий // Жилищное строительство. 2015. № 7. С. 63–67.
- Сокова С. Д, Смирнова Н. В. Комплексная защита подземных конструкций при эксплуатации // Недвижимость: Экономика, управление. 2019. № 3. С. 42–43.
- https://nav.tn.ru/systems/fundament/tn-fundament-standart-ekspert/ (дата обращения 25.03.2022).
