Гидравлика, водопонижение и дренаж


Н. С. Соколов







                ГИДРАВЛИКА, ВОДОПОНИЖЕНИЕ И ДРЕНАЖ





Учебное пособие







Рекомендовано Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки «Техника и технологии строительства» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов образовательных организаций высшего образования, обучающихся по направлениям подготовки (специальностям): 08.03.01 «Строительство» - уровень высшего образования - бакалавриат (направленность - Промышленное и гражданское строительство); 08.04.01 «Строительство» - уровень высшего образования - магистратура (направленность - Промышленное и гражданское строительство: технология и организация строительства);
08.05.01 «Строительство» - уровень высшего образования -специалитет (направленность - Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений)







Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 625.7/.8
ББК 30.123
    С59

Р е ц е н з е н т ы:
кандидат технических наук, заведующий лабораторией № 38 НИИ оснований и подземных сооружений им. Н. М. Герсеванова (г. Москва) С. А. Рытое;
кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций и водоснабжения (СКиВ) ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» (г. Йошкар-Ола)
В. Е. Глушкое


    Соколов, Н. С.
С59     Гидравлика, водопонижение и дренаж : учебное пособие /
     Н.  С. Соколов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. -316 с. : ил., табл.
         ISBN 978-5-9729-1086-1

     Рассматриваются вопросы определения притока подземных вод, гидрогеологические расчеты горизонтальных и вертикальных дренажей. В приложении приведены задания на расчетно-графические работы с алгоритмами решений, а также примеры гидрогеологических расчетов фильтрационных расчетов.
     Для студентов, обучающихся по профилю «Строительство автомобильных дорог». Может быть полезно для инженеров-строителей, инженеров-проектировщиков.

УДК 625.7/.8
ББК 30.123









ISBN 978-5-9729-1086-1

   © Соколов Н. С., 2022
   © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                          © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

ВВЕДЕНИЕ


    На любой застроенной территории в результате воздействия множества факторов, таких как экранирование поверхности оснований асфальтированием и бетонированием дорог и площадок, аварийное замачивание грунтов оснований и инфильтрация поверхностных вод в основание, затопление котлованов поверхностными водами и т. д., происходит повышение уровня подземных вод (УПВ). Общеизвестно, что подземные воды всегда оказывают отрицательное воздействие на строительство и эксплуатацию объектов. При наличии высокого уровня подземных вод большая вероятность затопления подвальных помещений. Кроме того, грунты ниже этого уровня, находясь во взвешенном состоянии, обладают низкими значениями прочностных характеристик и повышенными показателями деформационных характеристик. Тем самым ранее построенные и вновь возводимые объекты могут получить сверхнормативные деформации. В связи с этим проблема понижения уровня подземных вод является основной геотехнической задачей при проектировании зданий и сооружений, а также разработке проекта производства работ и технологических карт.
    Технология осушения застраиваемых территорий должна быть тщательно проработана до начала производства работ нулевого цикла. Следует отметить, что при неквалифицированном подходе к проблеме водопонижения возникает большая вероятность получения неравномерных деформаций ранее построенных зданий, в том числе даже далеко удаленных от места понижения УПВ.
    В настоящем издании приведены теоретические основы строительного понижения. Особое значение в понижении УПВ играют гидрогеологические расчеты расходов фильтрационных потоков в однородных и неоднородных пластах с определением дебетов водопонизительных систем и фильтрационных сопротивлений.

3

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ


     В настоящем учебном пособии (ГОСТ 31384-2008 [87], сводах правил [123, 149]) ниже приведены стандарты, СНиПы, своды правил, Руководства, рекомендации и другие нормативные документы, регламентирующие гидрогеологические основы расчетов и производства водопонизительных работ:
     1.      ВСН 189-78. Инструкция по проектированию и производству работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей.
     2.      ГОСТ 380-71. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки и общие технические требования.
     3. ВСН 506-88. Проектирование и устройство грунтовых анкеров.
     4.      ГОСТ 17.5.3.04-83. Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель.
     5.      ГОСТ 17.5.3.05-84. Охрана природы. Рекультивация земель. Общие требования к землеванию.
     6. ГОСТ 977-75. Отливки стальные. Общие технические условия.
     7.      ГОСТ 4543-71. Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия.
     8.      ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
     9. ГОСТ 5686-2012. Грунты. Методы полевых испытаний сваями.
     10.      ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия.
     11.      ГОСТ 7473-2010. Межгосударственный стандарт. Смеси бетонные. Технические условия.
     12.      ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.
     13.      ГОСТ 8731-74. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования.
     14.      ГОСТ 8732-78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
     15.      ГОСТ 8733-74. Трубы стальные бесшовные холоднодеформирован-ные и теплодеформированные. Технические требования.
     16.      ГОСТ 8734-75. Трубы стальные бесшовные холоднодеформирован-ные. Сортамент.
     17. ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия.
     18.      ГОСТ 8829-2018. Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости.
     19.      ГОСТ 9463-2016. Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия.
     20. ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости.

4

     21.      ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
     22. ГОСТ 10181-2014. Смеси бетонные. Методы испытаний.
     23.      ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент.
     24.      ГОСТ 10922-2012. Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия.
     25.      ГОСТ 12071-2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.
     26.      ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.
     27.      ГОСТ 12536-2014. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.
     28.      ГОСТ 12374-74. Грунты. Метод полевого испытания статическими нагрузками.
     29.      ГОСТ 12730.5-2018. Бетоны. Методы определения водонепроницаемости.
     30. ГОСТ 13579-78. «Блоки бетонные для стен подвалов».
     31.      ГОСТ 14098-2014. Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры.
     32.      ГОСТ 14231-88. Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия.
     33.      ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.
     34. ГОСТ 18105-2010. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности.
     35.      ГОСТ 18321-73. Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции.
     36.      ГОСТ 18599-2001. Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия.
     37.      ГОСТ 19804.6-83. Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с напрягаемой арматурой. Конструкция и размеры.
     38.      ГОСТ 19804-2012. Сваи железобетонные заводского изготовления Общие технические условия.
     39.      ГОСТ 19912-2012. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.
     40.      ГОСТ 19032-82. Трубки из поливинилхлоридного пластиката. Технические условия.
     41.      ГОСТ 20276-2012. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости.
     42.      ГОСТ 20522-2012. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний.
     43.      ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии.

5

     44.      ГОСТ 22689-2014. Трубы и фасонные части из полиэтилена для систем внутренней канализации. Технические условия.
     45.      ГОСТ 22733-2016. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.
     46.      ГОСТ 23009-78. «Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные».
     47.      ГОСТ 23061-2012. Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности.
     48.      ГОСТ 23161-2012. Метод лабораторного определения характеристик просадочности.
     49.      ГОСТ 23278-2014. Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости.
     50.      ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия.
     51.      ГОСТ 23740-2016. Грунты. Методы определения содержания органических веществ.
     52.      ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия.
     53.      ГОСТ 23858-79. Соединения сварные стыковые и тавровые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки.
     54.      ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.
     55.      ГОСТ 24846-2012. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений.
     56.      ГОСТ 24847-2017. Грунты. Методы определения глубины сезонного промерзания.
     57. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация.
     58.      ГОСТ 25584-2016. Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации.
     59.      ГОСТ 26633-2015. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.
     60.      ГОСТ 27751-2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения.
     61.      ГОСТ 28570-90. Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций.
     62.      ГОСТ 28985-91. Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии.
     63.      ГОСТ 30416-2012. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.
     64. ГОСТ 30672-2012. Грунты. Полевые испытания. Общие положения.
     65.      ГОСТ 31384-2017. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования.
     66.      ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

6

     67.      ГОСТ 32804-2014. (EN 13251:2000) Материалы геосинтетические для фундаментов, опор и земляных работ. Общие технические требования.
     68.      ГОСТ 34028-2016. Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия.
     69.      ГОСТ Р 53629-2009. Шпунт и шпунт-сваи из стальных холодногнутых профилей. Технические условия.
     70.      ГОСТ Р 56353-2015. Грунты. Методы лабораторного определения динамических свойств дисперсных грунтов.
     71.      ГОСТ Р 57355-2016/EN 1537:2014. Анкеры грунтовые. Правила производства работ. Ground anchors. Rules of execution of works.
     72.      ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.
     73.      ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия.
     74.      ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.
     75.  ГОСТ 22266-2013. Цементы сульфатостойкие. Технические условия.
     76.      ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия.
     77.      ГОСТ 24211-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия.
     78.  ГОСТ 27006-2019. Бетоны. Правила подбора состава.
     79.      ГОСТ 27217-2012. Грунты. Метод полевого определения удельных касательных сил морозного пучения.
     80.      ГОСТ 28622-2012. Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости.
     81. ГОСТ 30515-2013. Цементы. Общие технические условия.
     82.      ГОСТ 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия.
     83.      ГОСТ 31384-2017. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования.
     84.      ГОСТ Р 53582-2009. Грунты. Метод определения сопротивления сдвигу оттаивающих грунтов.
     85.      Рекомендация по ускоренному замачиванию опытных котлованов в просадочных грунтах.
     86.      Руководство по лабораторному определению деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов.
     87.      СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы.
     88.      СанПиН 2.1.7.1322-03. Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления.
     89.      СП 14.13330.2018. «СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах».
     90.      СП 15.13330.2012. «СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции» (с изменениями № 1, № 2, № 3).

7

     91.       СП 16.13330.2017. «СНиП II-23-81* Стальные конструкции» (с изменением № 1).
     92.       СП 20.13330.2016. «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия» (с изменениями № 1, № 2).
     93.       СП 21.13330.2012. «СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах» (с изменением № 1).
     94.  СП 22.13330.2016. «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений».
     95.  СП 23.13330.2011. Основания гидротехнических сооружений.
     96.       СП 24.13330.2011. «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты» (с изменениями №1, №2, №3).
     97.       СП 25.13330.2012. «СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» (с изменениями № 1, № 2, № 3).
     98.       СП 26.13330.2012. «СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками» (с изменением № 1).
     99.       СП 28.13330.2017. «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии» (с изменением № 1).
     100.       СП 31.13330.2012. «СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» (с изменениями № 1, № 2, № 3, №4).
     101.       СП 32.13330.2018. «СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения».
     102.       СП 34.13330.2012. «СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги» (с изменениями № 1, № 2).
     103.       СП 35.13330.2011. «СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы» (с изменением N1). Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84.
     104.       СП 38.13330.2018. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).
     105.       СП 39.13330.2012. «СНиП 2.06.05-84* Плотины из грунтовых материалов» (с изменениями №1, №2, №3).
     106.       СП 40.13330.2012. «СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные».
     107.       СП 41.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87.
     108.       СП 42.13330.2016. «СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» (с изменениями № 1, № 2).
     109.       СП 45.13330.2012. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87.
     110.       СП 45.13330.2017. «СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты» (с изменением № 1).
     111.       СП 47.13330.2012. «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
     112.       СП 47.13330.2016. «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
     113.       СП 48.13330.2011. «СНиП 12-01-2004 Организация строительства» (с изменением №1).
     114.       СП 58.13330.2019. Гидротехнические сооружения. Основные положения.

8

     115.       СП 63.13330.2018. «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».
     116.       СП 70.13330.2012. «СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N1, N3)».
     117.       СП 71.13330.2017. «СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия» (с изменением N1).
     118.       СП 72.133330.2016*. «СНиП 3.04.03-85 Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии».
     119.       СП 75.13330.2011. «СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы».
     120.       СП 81.13330.2017. «СНиП 3.07.03-85* Мелиоративные системы и сооружения».
     121.       СП 86.13330.2014. «СНиП Ш-42-80* Магистральные трубопроводы» (с изменениями N1, N2).
     122.  СП 91.13330.2012. «СНиП II-94-80 Подземные горные выработки».
     123.       СП 100.13330.2016. «СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения» (с изменением N1).
     124.       СП 101.13330.2012. «СНиП 2.06.07-87 Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения» (с изменением N1).
     125.  СП 102.13330.2012. «СНиП 2.06.09-84 Туннели гидротехнические».
     126.       СП 103.13330.2012. «СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод».
     127.       СП 104.13330.2011. «СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территорий от затопления и подтопления».
     128.       СП 104.13330.2016. «СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территории от затопления и подтопления».
     129.       СП 116.13330.2012. «СНиП 22-02-2003 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения».
     130.       СП 118.13330.2012. «СНиП 31-06-2009 Общественные здания и сооружения» (с изменениями № 1, № 2, № 3).
     131.       СП 120.13330.2012. «СНиП 32-02-2003 Метрополитены» (с изменением N1).
     132.       СП 122.13330.2012. «СНиП 32-04-97 Тоннели железнодорожные и автодорожные».
     133.       СП 126.13330.2017. «СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве».
     134.       СП 129.13330.2011. «СНиП 3.05.04-85* Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации».
     135.       СП 131.13330.2018. «СНиП 23-01-99* Строительная климатология».
     136.       СП 248.1325800.2016. Сооружения подземные. Правила проектирования. Underground structures. Design princip.
     137.       СП 249.1325800.2016. Коммуникации подземные. Проектирование и строительство закрытым и открытым способами.

9

     138.      СП 250.1325800.2016. Здания и сооружения. Защита от подземных вод.
     139.      СП 291.1325800.2017. Конструкции грунтоцементные армированные. Правила проектирования.
     140.      СП 305.1325800.2017. Здания и сооружения. Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве.
     141.      СП 333.1325800.2020. Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла.
     142.      СП 381.1325800.2018. Сооружения подпорные. Правила проектирования.

     Примечание: при пользовании настоящим учебным пособием (ГОСТ 31384-2008 [87] своде правил [123, 149]) целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия).

10