Oтводняване и хидроизолиране на подземни съоръжения

Подземните съоръжения контактуват с почвени слоеве, в които се намират почвени или филтриращи атмосферни води. Бетонните и стоманобетонните конструкции са чувствителни към наличието на води, създаващи условия за протичане на корозия. Предпазването на подземните съоръжения от действието на водата се осъществява чрез отвеждане на водите и защита на строителните конструкции с хидроизолации.
В статията ще разкажем за изискванията за отводняване и хидроизолиране, за отводняването с дренажни системи, за видовете хидроизолационни продукти и системи, за особеностите при отводняване и полагане на хидроизолации.

По-голямата част от строителните материали имат пореста структура, през която водата преминава доста добре, което е значителен недостатък. Влагата, запълваща порите, замръзва през зимата, разширява се и унищожава материала на подземната част на строителната конструкцията до пълната дълбочина на влажността. Това е една от основните причини за унищожаването на фундаменти и други структурни елементи, които не са защитени. За да се осигури тяхната защита, се използват дренажни и хидроизолационни системи. Специфичните методи за защита се избират в съответствие с вида на подземната констукция - сутерени, подземни паркинги, фундаменти, подпорни стени, цокли и др. Проектирането на системи за хидроизолация, дренаж и защита до голяма степен зависи от това какъв е вариантът на въздействието на подземната вода върху конструкцията. По този начин внимателното проучване на структурата на почвата, както и други значими фактори, като характеристиките на ландшафта, съставът на подпочвените води, е абсолютно необходимо и важно.

Изборът на правилната хидроизолационна система зависи от условията на хидростатичното или хидродинамичното налягане. Винаги трябва да се знае, че простите системи за хидроизолация са по-малко податливи на нарушения и по този начин са много по-надеждни. Една ефективна дренажна система може да бъде от голяма полза в много такива случаи. Тя улеснява значително създаването на хидроизолационен слой чрез понижаване на натоварването, причинено от просмукващата вода. Не може да съществува хидроизолационна система без ефективна защита срещу механичното въздействие. Дори най-добрият хидроизолационен слой не може да изпълнява функциите си, ако например е бил повреден от остри камъни или фрагменти от строителни материали по време на засипване с почва и неговото пластично уплътняване. В почви със силно износване дренажният слой трябва да предотврати прехвърлянето на водния товар към хидроизолацията, поради което е необходимо да се използват дренажни мембрани с плъзгащ слой.

Отводняване с дренажни системи
Дренажните системи са основна част от всяка хидроизолация. Те решават проблема с отстраняването на хидростатичния напор от хидроизолацията на подземните конструкции. Изборът на качествен дренаж позволява удължаване живота на хидроизолационния материал. Липсата на дренажна система в комплекс от защитни мерки често води до експлоатация на хидроизолацията в екстремни условия и до нейното ускорено нарушаване. Съществуват няколко вида дренажни системи, като пластови, пристенни и пръстеновидни.

Надеждна защита на подземните съоръжения с малка дълбочина например, сутерени на жилищни сгради и подземни гаражи от плитка подпочвена вода, се постига с пристенен дренаж или с комбинация от пристенен и пластов дренаж с циркулационен контур от дренажни тръби.

Видове хидроизолационни продукти
Съвременните хидроизолационни продукти, които намират приложение в хидроизолационните системи на подземни части на сгради и съоръжения, са огъваеми битумни мушами, огъваеми пластмасови и каучукови мушами, полимерни течни състави, битумни и битумно-полимерни течни състави, циментно-полимерни състави, бентонитови, импрегнационни и инжекционни състави. Всички продукти, от които се състоят компонентите на определена хидроизолационна система, не трябва да отделят опасни вещества, които да замърсяват водата, въздуха и почвата.

Основните хидроизолационни материали, които се използват за подземни хидроизолации, са огъваеми битумни, пластмасови и каучукови мушами. По отношение на физико-механичните характеристики, мушамите са водонепропускливи в продължение на 24h при воден напор от 0,06МРа или на 1,2 пъти от големината на хидростатичното налягане. Същото се отнася и за течните полимерни състави, за битумните и битумно-полимерните течни състави и циментно-полимерните състави. Бентонитовите продукти са устойчиви на хидростатичен натиск по-голям от 500cm.

Броят на слоевете на огъваемите битумни мушами в хидроизолационната система е в зависимост от големината на водния напор. При воден стълб с височина по-малка от 5m се полагат най-малко два слоя, като всеки от тях е с дебелина не по-малка от 3mm. При височина на водния стълб по-голяма от 5m, се изисква общата дебелина на хидроизолационната система да е не по-малка от 8mm и да са изпълнени не по-малко от два слоя.

Хидроизолационната система от огъваеми битумни мушами, пластмасови и каучукови мушами на подземните части на сградите се закрепва към основата посредством някой от следните начини. Газопламъчно залепване, самозалепващ се слой, намиращ се от долната страна на мушамата, механично закрепване към основата, лепилен слой. Основата за изпълнение на хидроизолационна система от огъваеми битумни мушами, огъваеми пластмасови и каучукови мушами, полимерни течни състави, битумни и битумно-полимерни течни състави трябва да е здрава, гладка, равна, без шупли и каверни, почистена от прах, кал, ръжда, мазнини и други замърсявания. Да е с якост на натиск не по-малка от 20MPa за бетон и циментно-пясъчен разтвор. Влажността й да е не повече от 4% при цялостно или частично залепване към основата. Не трябва да има единични грапавини с размери в план, по-големи от 10mm, както и вдлъбнатини или изпъкналости, по-големи от 5mm, а също и пукнатини с широчина, по-голяма от 0,2mm.

При проектиране на хидроизолационна система от огъваеми битумни мушами, огъваеми пластмасови и каучукови мушами, полимерни течни състави, битумни и битумно-полимерни течни състави по хоризонталните и вертикалните повърхности на подземни части на сгради и съоръжения, се предвижда защита срещу механични въздействия и увреждания, а също и от течни агресивни среди. Защитата срещу механични въздействия и увреждания се осъществява по някой от следните начини. Слой от циментно-пясъчен разтвор или от бетон с дебелина не по-малка от 4cm-за хидроизолация, изпълнявана по хоризонтални повърхности. Платна от екструдиран пенополистирен-XPS, с дебелина не по-малка от 4cm-за хидроизолация изпълнявана по вертикални повърхности. Полимерна релефна мембрана с маса не по-малка от 500g/m2. Стоманобетонни панели с дебелина не по-малка от 4cm. Зидария от бетонни тухли с широчина 12cm. Защитата срещу течни агресивни среди се осъществява с проект разработен в съответствие с изискванията за проектиране на антикорозионна защита на строежите. Защитата на хидроизолационната система от бентонитови продукти се осъществява като по хоризонталните повърхности се полага защитен пласт от бетон с дебелина 5–7cm, а по вертикалните системата се разполага между две плътни и недеформируеми повърхности. Важни са и технологичните указания за изпълнение в зависимост от атмосферните условия.

Импрегнационните състави на базата на активен силициев диоксид върху бетонови стени и бетонови фундаментни плочи, навлизайки в порите и капилярите на бетона, взаимодействат с калциевия диоксид и образуват неразтворими във вода хидросиликати, които не позволяват инфилтрация. Тези състави се определят с технологични указания, разработени от проектанта на хидроизолацията в съответствие с изискванията на производителя на цимента.

Видове хидроизолационни системи
Хидроизолационните системи на подземни части на сгради и съоръжения се класифицират в зависимост от функцията и предназначението им за защита от капилярно покачена вода и почвена влага, от безнапорни води-почвени, инфилтрирани дъждовни, и от напорни води. В зависимост от разположението им спрямо водния напор, те се разделят на външни, разположени откъм страната на водния напор и на вътрешни, разположени откъм противоположната страна на водния напор.

Видът на хидроизолационната система на подземни части на сгради и съоръжения се избира в зависимост от следните изисквания: техническите характеристики и технологията за изпълнение на строежа; нивото и вида на подземните води; вида на строежа-ново строителство, основен ремонт, реконструкция, основно обновяване или преустройство; вида и пукнатиноустойчивостта на основата, върху която ще се изпълнява хидроизолационната система-бетон, циментно-пясъчен разтвор, торкретбетон, дървесина, метал, зидария и др.; слоевете на хидроизолационната система и техните характеристики; механичните въздействия и температурния режим на хидроизолационната система по време на експлотацията; начина на отводняване на строителната площадка.

При проектирането на хидроизолационните системи се вземат мерки за предотвратяване на рисковете от възникване на хлъзгащи напрежения в тях. За различните видове въздействия върху отделните части на строителната конструкция се избира подходяща хидроизолационна система. Важно е хидроизолационната система на стени, които са подложени на действието на подземни води, да се проектира с 50сm по-високо от нивото на високите подземни води според хидрогеоложки доклад. Хидроизолацията срещу безнапорни води, въпреки че не е подложена на силово водно натоварване, трябва да бъде водоустойчива.

Антикапилярната хидроизолация не е задължително да е водоустойчива. Прекъсването на капилярния поток се осигурява, например от слой на хидрофобен или груб порест материал, който не съдържа капилярни канали. Това може да бъде постигнато чрез инжектиране в стените или в приземния почвен слой на вещества, придаващи им хидрофобни свойства от тях или полагане на слой от макропорьозен материал без капилярните пори, например пясъчно-чакълеста смес.

При изолирането на подземните части на сгради и съоръжения основният въпрос, стоящ във фазата на проектирането, е къде да бъдат ситуирани изолационните системи-от вътрешната или от външната страна. Външните хидроизолационни системи могат да се изпълняват на базата на битумни хидроизолационни мушами. В зависимост от дълбочината в основата на сградите и съоръженията, те могат да бъдат еднослойни-при не повече от 3-4m дълбочина, двуслойни-при 5-6m и трислойни-в зоната под нивото на високи почвени води. Това ниво се определя от хидрогеоложкия доклад. При изпълнението на изолации от битумни хидроизолационни мушами се постига доста добра надеждност. От 50сm над нивото на високите почвени води може да се постави еднослойна изолация, само за инфилтрирани атмосферни води. Най-големите проблеми при този тип изолации е в зоната на така наречените температурни или дилатационни фуги. Тук огромно е предимството на течните изолации за по-лесно и надеждно решение на специфичните детайли-фуги и връзки с подземни комуникации. По-надеждната изолация от гледна точка на експлоатацията е изолацията изпълнена отвън. Много по-рядко, примерно при ремонтни работи, се отива към хидроизолиране от вътрешната страна. Вътрешната хидроизолация трябва да устои на водното налягане, което напълно действа върху нея. За да се гарантира, че тънкият слой хидроизолация не се отлепва от стените и пода, той се опира върху солидна вътрешна конструкция. Вътрешната водонепропусклива хидроизолация се полага в сутеренните помещения по време на тяхната реконструкция или повишаване нивото на подпочвените води. Вътрешните хидроизолации с битумни емулсии, поради по-малката им адхезия с бетона не са толкова надеждни, в сравнение с тези от полиуретан. Има вече изпълнени много такива хидроизолации от вътрешната страна, които са с много голяма надеждност. Полиуретанът има адхезия с бетона не по-малко от 1,5 МРа, или 15 кg/cm2, което означава, че на m2 хидростатичния напор трябва да е 150 тона, за да се наруши адхезията. Заради това се предпочита хидроизолиране с полимерни състави от вътрешната страна, когато е необходимо.

Особености при отводняване и полагане на хидроизолации
В подземните съоръжения по хоризонталните повърхности, както и по повърхностите с малък наклон, се създават условия за отводняване. Освен отвеждането на водата покрай стените, може да се наложи планирането на отводнителни тръби във вътрешността на площите при много големи размери на съоръженията. Необходимите наклони се създават с полагането на изравнителен пласт - циментова замазка, която изравнява грапавините на конструктивните части. Изравнителният пласт може да бъде с постоянна дебелина, например замазка 2-3сm, ако горната повърхност на конструкцията оформя наклона. Хидроизолационният пласт се изпълнява обикновено от листови-мембранни, рулонни материали и по-рядко от мазани - течни. Предпазният пласт служи да не се допусне механично увреждане на хидроизолацията по време на засипване на съоръжението. Може да се използват предпазни пластове от фабрични материали, например материал от два слоя релефен лист и геотекстил, който при монтирането остава отгоре и има дренираща функция.

Вертикалните повърхности, както и тези с голям наклон, създават много добри условия за отводняването. В този случай не бива да се “спестява” изолацията, и особено при високо ниво на почвените води. Защитата на вертикалните хидроизолации от механично увреждане по време на засипването може също да се извърши с двуслоен материал, състоящ се от релефен лист и геотесктил. Възможно е използването и на тухлена зидария с дебелина 6.5сm. Зидарията с такава дебелина има само защитна функция. След засипването тя е притисната към стената и така е укрепена.

Високото ниво на почвените води налага подземното съоръжение да има дънна плоча, необходима за неговото изолиране. Най общо хидроизолацията на дънната плоча се извършва по следния начин. При ново строителство се излива подложен бетон. Върху него се полага хидроизолацията с дрениращия материал, а върху тях се разполага стоманобетона на дънната плоча.

Вътрешните повърхности могат да се хидроизолират с материал, който прониква навътре и запълва капилярите на бетона и чрез химическите съставки образува неразтворими кристални съединения. По този начин в дълбочина на конструкцията се изгражда водонепропусклив екран, оставащ съставна част от бетона. Така изградената хидроизолация е постоянна поради изключителното свойство на активните съставки да реагират и образуват кристали при наличие на влага и вода. Друга възможност за изолиране на вътрешните стени е полагането на хидроизолация от вътрешната страна на конструкцията. След това се полага дрениращ пласт, като отвежданата вода се събира в дренажи. Тези два пласта могат да се покрият със защитна облицовка. Например армировъчна мрежа, върху която се изпълнява пръскан бетон или разтвор торкрет. Вътрешно разположената хидроизолация е изложена на влиянието на почвените води. Допълнителна сигурност за хидроизолирането на подземните части на сгради и съоръжения, е бетонът на ограждащата конструкция да бъде с определен клас по водонепропускливост.

В конструкциите на подземните съоръжения съществуват два вида фуги - дилатационни и работни. Дилатационните фуги допускат хоризонтални и вертикални премествания. Те започват от фундамента, излизат в горната част и ширината им е между 5 и 10сm. Тези фуги разделят подземните съоръжения на отделни секции, които действат като самостоятелни конструкции. Необходимостта им се налага от геотехническите особености, съсъхването на бетона, неравномерните температури, земетръсните и други въздействия. Хидроизолирането на дилатационните фуги се постига чрез поставяне на гумени профилни компенсатори.

Работните фуги се образуват при технологично прекъсване на бетонирането. Такъв пример е връзката между дънна плоча и бетонна стена. В работните фуги няма взаимни премествания за разлика от дилатационните. Тези фуги се хидроизолират, като се обработват задължително с набъбваща хидроизолационна лента на базата бентонит или ко-полимери. При наличие на вода, лентата я абсорбира, като увеличава обема си с напречно сечение приблизително 20-25mm и запушва теча. Така след изливането и втвърдяването на бетона, лентата остава вградена в конструкцията. Хидроизолационните ленти имат устойчивост на налягане, вода, киселина, алкали, ароматни въглеводороди, петролни продукти, толуол, ксилен, отходна вода, замръзване.