Современные технологии гидроизоляции подземных сооружений

Надёжная гидроизоляция является одним из важнейших условий долговечной и безопасной эксплуатации зданий и инженерных сооружений. Особенно высокие требования предъявляются к фундаментам, тоннелям, подземным паркингам, коллекторам, резервуарам и другим конструкциям, постоянно находящимся под воздействием грунтовых вод.

В сложных гидрогеологических условиях, характерных в том числе для Санкт-Петербурга и Ленинградской области, недостаточно использовать один универсальный материал. Эффективная защита создаётся только при системном подходе, когда технология и составы подбираются с учётом назначения объекта, состояния конструкции, характера повреждений и интенсивности водопритока.

Ошибки при проектировании или выполнении гидроизоляционных работ могут привести к серьёзным последствиям:

• коррозии металлической арматуры;
• разрушению защитного слоя бетона;
• снижению несущей способности конструкций;
• повреждению подземных коммуникаций и силовых кабелей;
• остановке эксплуатации отдельных помещений или всего объекта;
• значительному увеличению затрат на ремонт и обслуживание сооружения.

Для защиты строительных конструкций применяются обмазочные, проникающие, инъекционные и противофильтрационные составы, различные виды геомембран, а также комбинированные гидроизоляционные системы. Наиболее надёжный результат обычно обеспечивает сочетание нескольких решений, каждое из которых выполняет свою функцию.

Инъекционная гидроизоляция строительных конструкций.

При ремонте подземных сооружений одной из наиболее эффективных технологий является инъектирование. Метод применяется для герметизации холодных и рабочих швов, трещин, пустот, мест ввода коммуникаций и других участков, через которые вода проникает внутрь сооружения.

В конструкции предварительно бурят отверстия, после чего устанавливают специальные пакеры. Через них при помощи насосного оборудования под контролируемым давлением нагнетается инъекционный состав. Материал распространяется внутри трещины или пустоты, заполняет свободное пространство и после завершения химической реакции образует прочный гидроизоляционный барьер.

Технология инъектирования включает следующие основные операции:

• обследование конструкции и определение источника протечки;
• выбор инъекционного материала;
• разметку мест установки пакеров;
• бурение и очистку отверстий;
• установку пакеров;
• подготовку насосного оборудования;
• нагнетание состава под контролируемым давлением;
• контроль заполнения трещин и пустот;
• демонтаж пакеров и заделку отверстий.

Главное преимущество метода заключается в возможности воздействовать непосредственно на повреждённый участок. Во многих случаях работы выполняются с внутренней стороны помещения, без вскрытия грунта, демонтажа отделки и масштабного разрушения существующих конструкций.

Развитие инъекционных материалов.

Современные инъекционные технологии стали результатом продолжительного развития химической и строительной промышленности. Первые реактивные полимерные смолы начали активно применять во второй половине XX века в горном деле — для укрепления разрушенных пород, закрепления анкеров и повышения устойчивости горных выработок.

В дальнейшем материалы получили распространение в тоннелестроении, гидротехническом строительстве, ремонте канализационных сооружений и восстановлении бетонных конструкций. Появились полиуретановые и силикатные системы, способные быстро отверждаться, сохранять прочность во влажной среде и работать в сложных условиях эксплуатации.

Сегодня инъекционные смолы применяются для решения широкого круга задач:

• остановки активных протечек;
• герметизации трещин и рабочих швов;
• заполнения внутренних пустот;
• укрепления грунтов и горных пород;
• стабилизации оснований;
• усиления фундаментов;
• закрепления анкеров;
• ремонта тоннелей, коллекторов и гидротехнических сооружений.

Силикатные смолы для укрепления грунтов и конструкций.

Силикатные инъекционные смолы широко используются для стабилизации грунтов, заполнения пустот, усиления фундаментов и ограничения притока грунтовых вод. В зависимости от поставленной задачи они могут применяться самостоятельно или совместно с минеральными составами — цементными растворами и инъекционными микроцементами.

К основным преимуществам силикатных систем относятся быстрое протекание реакции, минимальная усадка после отверждения, хорошая механическая прочность и высокая адгезия к минеральным основаниям. Некоторые составы сохраняют эффективное сцепление даже с влажной поверхностью.

Применение силикатной смолы на Зейском гидроузле.

Показательным примером применения инъекционной технологии стали работы, выполненные при реконструкции основания водораздельной и подпорной стенок Зейского гидроузла.

В процессе реконструкции устраивалась свайная стенка. Работы проводились с использованием специальной платформы, на которой размещалось буровое оборудование. После подготовки площадки выполнялось бурение скважин, установка шпунтовых труб, монтаж арматурных каркасов и последующее бетонирование.

Установка первого трубного шпунта на забой с платформы RCP-250.

Рисунок 1 — Процесс установки трубного шпунта при реконструкции гидротехнического сооружения

После монтажа труб выполнялось инъектирование затрубного пространства органосиликатной смолой Geoflex. Материал подавался через специальные инъекционные трубки, расположенные на шпунтовой трубе.

Нагнетание продолжалось до появления состава в устье скважины. В условиях ограниченной видимости для контроля применялся подводный видеокомплекс. Когда визуальное наблюдение было затруднено из-за мутности воды или навала породы, необходимый объём материала определялся опытным путём.

Завершение бурения и инъектирования сваи.

Рисунок 2 — Выполнение инъекционных работ после установки шпунтовой трубы

Одновременно с инъектированием проводились мероприятия по укреплению нарушенных пород. Применённая двухкомпонентная смола не вспенивалась, быстро отверждалась и обеспечивала прочное сцепление, в том числе с влажными поверхностями.

За счёт эластичности материал способен воспринимать и рассеивать часть энергии, возникающей при деформациях и смещении массива. Это качество имеет особое значение при работе на гидротехнических объектах, испытывающих постоянное воздействие воды и динамических нагрузок.

Работы по устройству трубного шпунта.

Рисунок 3 — Устройство свайной стенки с последующим укреплением затрубного пространства

В результате выполненных мероприятий было укреплено нарушенное основание и создана железобетонная ограждающая конструкция, защищающая береговую часть сооружения от разрушающего воздействия водного потока.

Вспенивающиеся смолы для заполнения пустот.

Отдельную группу составляют вспенивающиеся органоминеральные смолы. При смешивании компонентов такие материалы вступают в химическую реакцию и многократно увеличиваются в объёме. Благодаря этому сравнительно небольшое количество состава способно заполнить значительное внутреннее пространство.

Вспенивающиеся смолы применяются для:

• заполнения пустот и куполов;
• ликвидации полостей за строительными конструкциями;
• заполнения трещин в нарушенных массивах;
• устройства и уплотнения вентиляционных перемычек;
• гидроизоляции подземных сооружений;
• укрепления участков горных выработок.

Одним из таких материалов является двухкомпонентная органоминеральная смола Geofom. Компоненты в объёмном соотношении 1:1 раздельно подаются насосом по шлангам, соединяются в смесителе и затем нагнетаются в заполняемую полость либо наносятся на подготовленную поверхность.

Заполнение внутренней полости вспенивающейся органоминеральной смолой Geofom.

Рисунок 4 — Применение вспенивающейся смолы для заполнения пустот

Во время реакции объём полимерного состава существенно увеличивается. Высокая кратность вспенивания позволяет при небольшом расходе материала заполнять крупные полости, а высокая скорость отверждения заметно сокращает продолжительность работ.

Материалы этого типа представлены и в линейке ООО «КОНКРИТЕК» и могут использоваться при выборе соответствующего технического решения.

Правильный выбор технологии гидроизоляции.

Современный рынок предлагает большое количество инъекционных материалов, различающихся составом, назначением, скоростью реакции, эластичностью, прочностью и стоимостью. Поэтому основной вопрос заключается не только в наличии подходящей смолы, но и в правильной постановке задачи.

До начала работ необходимо определить:

• источник и интенсивность поступления воды;
• состояние конструкции;
• ширину и глубину раскрытия трещин;
• наличие внутренних пустот;
• требуемую скорость реакции материала;
• необходимость вспенивания или жёсткого заполнения;
• условия дальнейшей эксплуатации объекта.

Ошибочно выбранный состав или нарушение технологии нагнетания могут не устранить причину протечки и привести к повторному ремонту. Поэтому результат зависит не только от свойств материала, но и от квалификации специалистов, качества обследования, правильности инженерного решения и соблюдения технологии выполнения работ.

Заключение.

Развитие строительной химии существенно расширило возможности гидроизоляции и ремонта подземных сооружений. Сегодня инженер может выбирать между различными минеральными и полимерными системами, использовать комбинированные решения и выполнять локальное восстановление конструкций без масштабного демонтажа.

При выборе технологии необходимо учитывать не только первоначальную стоимость работ. Не менее важны долговечность решения, эксплуатационная надёжность, ремонтопригодность и расходы, которые могут возникнуть на протяжении всего срока службы сооружения.

Комплексный подход, профессиональное обследование объекта и грамотное применение современных инъекционных материалов позволяют эффективно устранять протечки, укреплять основания и обеспечивать долговременную защиту строительных конструкций.