Дренаж (осушение) участка, дома, фундамента со схемами (2017)

Большая часть территории России находится в таких почвенно-климатических условиях, которые характеризуются постоянным, сезонным или временным переувлажнением почвы или ее подтоплением. Это может происходить как за счет высоких грунтовых вод, так и за счет осадков или таяния снегов. Избыточная влага на участке негативно влияет на рост культурных растений, подмывает фундаменты зданий и причиняет множество других неудобств. В связи с этим обустройство системы осушения (дренажа) является абсолютно необходимым для любых участков. Разница будет лишь в виде дренажа: открытый, закрытый, локальный, общий, линейный, контурный и пр. Чтобы разобраться, какой вид дренажа необходим для вашего участка, ознакомьтесь с нашим материалом.

1. Дренаж (осушение) участка: в каких случаях это необходимо

Сегодня для строительства коттеджных поселков, индивидуальных жилых домов, объектов рекреационного и спортивного назначения часто выбираются территории, имеющие высокий эстетический потенциал. Это склоны холмов, берега и поймы рек, озер, участки с естественной гидрографической сетью. Но данные участки как раз в наибольшей степени подвержены риску подтопления. Поэтому для нормальной эксплуатации таких территорий и зданий на них необходимо проводить водопонижение участков. Синонимы этого термина – осушение, дренаж, понижение уровня грунтовых вод.

Что такое дренаж и дренажная система?

Сам термин дренаж имеет несколько значений. Он применяется в растениеводстве, строительстве, технике, медицине, авиации. По отношению к освоению земельных участков дренаж обозначает систему естественного или искусственного отведения воды с поверхности земли либо из нижних слоев грунта.

Дренажная система – инженерно-техническое сооружение для сбора и удаления ливневых и грунтовых вод. Дренажная (осушительная, водопонизительная) система состоит из рабочих элементов (дрен), транспортирующих элементов (водоотводящих коллекторов) и сопрягающих элементов (дренажных колодцев, устьевых сооружений, труб-переездов).

В нескольких словах работу дренажной системы можно описать следующим образом. Дренажные воды, собранные с помощью открытых или закрытых дрен (каналов-осушителей), собираются в водосборные коллекторы, откуда естественным путем или путем откачки с помощью насосов поступают в водоприемники. В качестве водоприемников могут выступать элементы естественной гидрографической сети (реки, ручьи, озера, овраги) или элементы искусственной канализации (водохранилища, каналы, канализационная сеть).

Для чего нужен дренаж?

Если вы уже давно пользуетесь земельным участком, то наверняка знаете все его особенности. Например, где скапливаются лужи после дождя, подтапливает ли участок во время весенних паводков, как происходит таяние снега и пр. В этом случае вы, скорее всего, уже предприняли хотя бы минимальные меры по отведению лишней воды с участка – выкопали траншеи по участку.

Но вы можете не догадываться, почему перекосился дом, почему в подвале или погребе так сыро и постоянно появляется плесень, почему плохо растут деревья и не приживается газонная трава. Все это последствия переувлажненной почвы или высокого залегания грунтовых вод. Поэтому чтобы раз и навсегда решить проблемы с использованием участка для строительства построек на века и для выращивания любых культурных растений, рекомендуется позаботиться об обустройстве дренажной системы по всем правилам.

Если вы лишь недавно получили земельный участок, то измерение уровня грунтовых вод и наблюдение за характером сбора и отвода талой и дождевой воды с участка является первостепенной задачей при его освоении. Строить дом, планировать в нем подвал или цокольный этаж необходимо только с учетом фактора глубины залегания грунтовых вод. Если на вашем новоприобретенном участке растут ива, осока, рогоз и прочие влаголюбивые растения, то без серьезных мероприятий по осушению земли у вас вряд ли получится выращивать огородные растения и плодовые деревья.

Когда нужен дренаж?

Безусловно, создание системы удаления талых и дождевых вод с участка – всегда положительный момент. Поэтому можно сказать, что дренаж нужен всегда. Но в зависимости от множества факторов для одного участка дренажная система будет самой простой, а для другого участка необходимо продумать довольно сложную систему наружных и глубинных водоотводных канав и труб, водосборных колодцев, направление и способ сброса воды.

Рассмотрим обстоятельства, при которых следует задуматься об обустройстве дренажной системы по всем правилам:

1) участок находится в низине;

2) участок расположен у подножия склона или горы;

3) участок расположен на склоне горы;

4) участок заболочен;

В соответствии со СНиП 2.06.15-85 «Инженерная защита территории от затопления и подтопления» различают следующие зоны подтопления:

• зона сильного подтопления – когда грунтовые воды выходят на поверхность и наблюдается заболачивание территории;
• зона умеренного подтопления – уровень грунтовых вод (УГВ) составляет от 0,3–0,7м от поверхности до 1,2–2,0м (указание верхней и нижней границы в виде диапазона означает, что для разных видов использования земли границы зоны подтопления могут быть разными*);
• зона слабого подтопления – УГВ составляет от 1,2–2,0м до 2,0–3,0м от поверхности.

*Существуют конкретные нормативы глубины залегания грунтовых вод, при которых строительство различных объектов будет благоприятным (табл. 1).

Таблица 1 – Оценка территории по степени пригодности для строительства

В СНиП 2.06.15-85 приведены нормы осушения – минимальные глубины залегания грунтовых вод, которые гарантируют нормальные условия эксплуатации территорий и подземных сооружений (табл. 2).

Таблица 2 – Значения общей нормы осушения

Но строгое выполнение условий, указанных в таблице 2, часто требует несоизмеримых материальных затрат. Поэтому считается, что на практике под зданиями и сооружениями уровень грунтовых вод должен располагаться на 0,3м ниже от пола подвальных помещений и технических подполий. Увеличение данной нормы до 0,5м от отметки заложения подошвы фундаментов даст еще лучшие результаты по защите зданий и подземных сооружений от подтопления. Ниже приведена таблица (табл. 3) рекомендуемых локальных норм осушения для различных типов территорий и застройки.

Таблица 3 – Рекомендуемые значения локальных норм осушения

2. Дренаж вокруг дома (дренаж фундамента)

При планировании строительства дома, а особенно если он будет иметь подвальный или цокольный этаж, необходимо обязательно позаботиться об отводе лишней влаги от фундамента и пола. Источниками воды могут быть как талые или дождевые воды, которые стекают с крыши дома и собираются вокруг него (если он расположен в низине), так и грунтовые воды.

Переувлажненная почва нестабильна, она подвержена подвижкам, которые могут привести к трещинам фундамента и стен, перекашиванию окон, дверей. Кроме того, вода пропитывает стены подвальных помещений, вызывая в них сырость и способствуя развитию плесени. Грибок и плесень способны дальше медленно разрушать сооружение. В отдельных случаях избыток грунтовых вод может привести к полному затоплению подвального помещения или погреба. Поэтому обустройство дренажа вокруг дома является очень важным мероприятием, которое способно сохранить постройки от деформаций, разрушений и подтоплений на долгие годы.

Рассмотрим виды дренажа, которые могут быть применены для отвода воды от фундаментов и полов зданий. Для этих целей применяются локальные виды дренажных систем: кольцевой, пристенный или пластовый дренажи.

Кольцевой дренаж предназначен для исключения возможности контакта грунтовых вод с подземным контуром сооружения. Для этого устанавливаются горизонтальные кольцевые системы дренажа, которые представляют собой дренажные линии, проложенные по периметру здания. Кольцевой дренаж может быть замкнутым (в случае инфильтрационного или напорного типа водного питания) или незамкнутым (в случае ярко выраженного направления грунтовых вод).

Рисунок 1 – Схема дренажной системы «кольцевой дренаж».

1– дрена, 2 – колодец, 3 – коллектор, 4 – поверхность земли, 5 – пол подвала, 6 – подошва фундамента, 7 – исходный УГВ, 8 – пониженный УГВ, a – норма осушения, L – расстояние от стены до оси дрены

При обустройстве кольцевого дренажа крайне важно определить и соблюсти минимальное расстояние от стены здания до оси дренажа (L). В противном случае возможны такие негативные последствия, как: осадка фундамента, вынос частиц грунта из-под фундамента в дренажную систему, потеря устойчивости откосов между подошвой фундамента и дном дренажной траншеи.

Минимальное расстояние от стены здания до оси дренажа определяется по формуле:

Рисунок 2 – Определение минимального расстояния от стены здания до оси кольцевого дренажа.

1 – дрена, 2 – траншея, 3 – котлован, 4 – обратная засыпка, 5 – фундамент, 6 – отметка заложения дренажа, 7 – отметка подошвы фундамента, 8 – поверхность земли

Пристенный (прифундаментный) дренаж применяют для защиты от подтопления подвальных помещений и подполий зданий, закладываемых ниже уровня грунтовых вод. Отличие пристенного фундамента от кольцевого состоит в менее глубоком и менее удаленном от фундамента заложении дрен. Это удешевляет процесс обустройства дренажной системы, но в то же время пристенный дренаж исключает контакт грунтовых вод только с боковой вертикальной поверхностью подземной части здания. Он исключает гидростатическое давление воды на эти поверхности и обеспечивает нормальную работу системы гидроизоляции. Но недостатком пристенного дренажа является возможный контакт грунтовых вод с основанием подземной части здания. В результате может возникнуть приток грунтовых вод в подземную часть здания через водопроницаемое основание.

Рисунок 3 – Схема дренажной системы «пристенный дренаж».

1 – дрена, 2 – колодец, 3 – коллектор, 4 – поверхность земли, 5 – пол подвала, 6 – фундамент, 7 – исходный УГВ, 8 – пониженный УГВ, L – расстояние от стены до оси дрены

Пристенный дренаж может использоваться в качестве «профилактического» дренажа (при глубоком залегании грунтовых вод) в качестве защиты от скопления воды в пазухах котлованов, особенно в глинистых и суглинистых грунтах.

Пристенные дрены прокладывают вдоль стены по внешнему контуру здания. Минимальное расстояние от стены здания до оси дренажной трубы , где: l₁ – расстояние от поверхности стены здания до стенки дренажной трубы (минимум 0,15м); l₂= 0,5dmp – половина диаметра дренажной трубы dmp.

Пристенные дрены, как правило, прокладываются на отметках ниже подошвы ленточного фундамента или основания фундаментной плиты. При большой глубине заложения фундаментов пристенные дрены могут быть заложены выше подошвы фундаментов при условии принятия мер против просадки дренажных труб.

Пластовый дренаж применяют для защиты подземных сооружений от подтопления, а также для обеспечения нормальной эксплуатации плоскостных сооружений (проезжей части дорог и улиц, плоскостных спортивных сооружений). Может использоваться как «профилактический» дренаж при глубоком залегании грунтовых вод, например, при строительстве сооружений в зоне капиллярного увлажнения грунтов. Пластовый дренаж состоит из пластовой дрены, водосборного коллектора и отводящего коллектора (рис. 4).

Рисунок 4 – Схема дренажной системы «пластовый дренаж».

1 – пластовая дрена, 2 – водосборный коллектор, 3 – основание сооружения (пол подвала), 4 – основание фильтрующего пласта, 5 – уклон фильтрующего пласта, 6 – дренажный колодец, 7 – отводящий коллектор, 8 – УГВ до понижения, 9 – УГВ после понижения

Конструкция водосборного коллектора, обеспечивающего отвод воды из фильтрующего пласта, зависит от конкретных условий, прежде всего от конструкции сооружения. Водоотводящие коллекторы могут быть выполнены в виде трубчатых или бесполостных дрен. При ширине здания (сооружения) до 30м основание пластового дренажа может представлять собой односкатный профиль, а водосборный коллектор может располагаться внутри здания вдоль одной из стен.

3. Дренаж глинистого участка

Почему среди всех грунтов дренаж глинистых участков мы выделили особо?

Для ответа на этот вопрос давайте рассмотрим гидрологические особенности глинистых грунтов. Любой грунт состоит из трех составляющих: твердые частицы+вода+газ. При характеристике грунтов одним из основных показателей является их влагоемкость – способность грунта поглощать и удерживать определенное количество воды.

Различают полную, максимальную молекулярную и наименьшую влагоемкость грунта. Полная влагоемкость определяется при полном насыщении пор грунта водой. Максимальная молекулярная влагоемкость характеризует количество воды, удерживаемое в виде пленок на частицах грунта силами молекулярного притяжения. Наименьшая влагоемкость грунта – когда влага из грунта свободно вытекла под силой гравитации.

Таблица 4 – Характеристика влагоемкости грунтов

Влагоотдача – способность водонасыщенных грунтов отдавать гравитационную воду при свободном истекании. Количественно водоотдачу определяют коэффициентом водоотдачи – отношением объема свободно вытекающей из грунта воды к объему грунта. Для песчаных грунтов его величина может составлять 10–20%, для супесчаных 6–15%, для суглинков 1–6%, для глин всего лишь 1%.

Таким образом, глинистые грунты одни из самых влагоемких и одни из самых трудно отдающих воду. В этом заключаются особенности и сложности удаления лишней влаги из глинистых грунтов. Согласно разработанным методам осушения участков, на территориях, где распространены глинистые и суглинистые грунты, следует применять более эффективные локальные дренажи. Это дренажи, которые также применяются для отведения воды от фундаментов и полов зданий: пристенный, кольцевой, пластовый дренажи. Кроме того, для дренажа глинистых участков могут применяться системы лучевого и сопутствующего дренажа. Возможно использование комбинации различных видов дренажей.

Для обустройства газонов, площадок и дорожек на глинах и тяжелых суглинках наилучшим образом себя зарекомендовал пластовый дренаж. Если здание построено на глинистом грунте, рекомендуют применять именно пристенный дренаж, а не кольцевой.

4. Самый простой дренаж участка

Пожалуй, самым простым видом дренажа является устройство открытых дрен. В условиях плотной городской и промышленной застройки они применяются редко. Они уменьшают полезную площадь используемого участка, а также требуют обустройства большого количества переходов через каналы.

Но если нужно удешевить строительство дренажной системы, сделать ее простой в эксплуатации, то для этих целей прокладка открытых дрен хорошо себя оправдывает. Открытые дренажные системы чаще всего сооружаются на внегородских территориях, например на сельскохозяйственных или приусадебных участках. Открытые дрены применяются в основном для отвода поверхностных вод, выпавших в виде осадков или в результате таяния снега. Также они могут быть устроены для предварительного осушения территории с целью последующего заложения глубинных дрен.

Открытые дрены желательно прокладывать по грунтам, которые обеспечивают устойчивость откосов. Дно и откосы каналов во избежание размыва и обрушения при необходимости могут быть укреплены засевом трав, мощением или бетонными плитами.

Наиболее часто открытые дрены представляют собой трапецеидальные каналы с шириной по дну 0,2–0,4м. При этом максимальная глубина каналов составляет до 2м, длина – до 1,5км, минимальный уклон – 0,0005.

Рисунок 5 – Схема конструкции открытой дрены.

B – ширина канала по верху, b – ширина канала по дну, h – глубина воды в канале, h_стр – строительная глубина канала, m – заложение откоса

Заложение откосов определяется в зависимости от глубины дрены и характера вскрываемых грунтов (табл. 5). Глубина воды в канале, в общем случае, определяется гидравлическим расчетом, но при небольшой водосборной площади (менее 1га) глубина будет незначительной.

Таблица 5 – Значение коэффициентов заложения откосов открытых каналов

5. Схема дренажа участка

Разработка профессиональной схемы дренажа участка довольно сложный процесс. Он включает большой объем подготовительной работы, проведение расчетов, выбор конструкции осушительной системы, подбор конструктивных элементов, описание схемы их расположения и состыкования.

Процесс проектирования дренажных систем состоит из следующих этапов:

1)  Сбор первичных данных (проведение топосъемки и гидрогеологических изысканий, составление генплана участка, проекта вертикальной планировки, схемы подземных сооружений);

2)  Анализ собранных данных (в частности, геологического и топографического строения участка, условий водного питания). Результатом работы является составление схемы переувлажнения участка и подтопления зданий и сооружений;

3)  Разработка схемы планового и высотного положения дренажной системы. Это основной этап, на котором определяется конструкция дренажной системы, ее план с привязкой к местности (на генплане), глубины заложения дрен и их уклоны;

4)  Выполнение гидравлических расчетов производится в случаях, если участок имеет площадь больше 0,3–0,5 га, имеет сложные природные условия или сложную конструкцию подземных частей зданий;

5)  Разработка конструкций отдельных элементов дренажной системы. Включает конкретизацию схемы дренажной системы с подбором конструкций дрен, каналов, устьевых сооружений, дренажных колодцев, труб-переездов, насосных станций и пр.

Одним из наиболее важных вопросов при составлении схемы дренажа участка является определение глубины заложения дрен. От этого параметра будет зависеть трудоемкость работ, а в итоге и их стоимость. Необходимая расчетная глубина заложения дрен зависит от следующих факторов:

• норма осушения, другими словами – до какого уровня по нормативам необходимо понизить УГВ, чтобы обеспечить нормальную эксплуатацию участка и расположенных на нем зданий;
  
  
• глубина промерзания грунта – для защиты от разрушения и сохранения работоспособности в зимний период дрены обязательно необходимо укладывать ниже уровня промерзания грунта. Для этого нужно пользоваться схемами нормативного промерзания грунта в разных регионах России. Для северо-запада России уровень промерзания составляет примерно 1–1,5м;
  
  
• давление грунта – дренажные трубы под весом засыпки и грунта могут деформироваться, поэтому при глубоком заложении выбираются трубы из более прочных материалов. Пластмассовые трубы диаметром 50–125мм в среднем можно закапывать на глубину до 3м, асбестоцементные диаметром 150–200мм – на глубину 5–8м;
  
  
• движение транспорта – если по поверхности территории предвидится интенсивное движение транспорта, то дрены необходимо закладывать на глубину не менее 0,8м.

Также при вертикальной планировке дренажной системы важным параметром является определение уклона дрены. Он должен быть не менее уровня, при котором не происходит процесс заиливания. Это 0,003м на 1 м длины дрены. В редких случаях допускается уклон 0,0015–0,002.

Наиболее интересной и сложной частью разработки схемы дренажа участка является определение расположения дренажной системы в плане. При этом территории, для которых планируется осушение, делятся на два типа:

• «Свободные». Это территории, на которых отсутствуют здания, строения, дороги, проезды, крупные деревья (сельскохозяйственные угодья, газоны, гольф-поля и пр.). При определении схемы дренажа таких участков учитывается только их рельеф. При этом основным видом дренажной системы, которая применяется на таких участках, является систематический дренаж.

• «Несвободные». Территории, занятые застройкой, дорогами и крупными деревьями. Определение схемы дренажа таких участков происходит на основании рассмотрения генплана. Для водопонижения применяются следующие виды локальных дренажных систем: кольцевой, пристенный, лучевой, пластовый и сопутствующий дренажи.

О кольцевом, пристенном и пластовом дренажах мы уже рассказывали. Теперь вкратце опишем другие виды дренажей.

Систематический дренаж предназначен для понижения уровня грунтовых вод на значительной по площади территории в условиях инфильтрационного или грунтово-напорного типа водного питания. Подходит для хорошо водопроницаемых грунтов. Используется для осушения зон рекреации и с/х угодий, а также неглубокого водопонижения в коттеджной застройке.

Головной дренаж – осушение территории в случае, когда основным источником водного питания выступает поток подземных вод с вышерасположенной территории.

Береговой дренаж – осушение прибережных территорий, подтопляемых в результате постоянного или периодического высокого положения горизонта воды в реках, озерах, водохранилищах.

Сопутствующий дренаж – используется для защиты от подтопления протяженных линейных объектов (дорог, теплотрасс и пр.).

Лучевой дренаж – назван так за счет того, что несколько дрен в виде лучей сходятся к одному центру – водосборному коллектору, из которого ведет одна водоотводящая трубка. Применяется для участков со сложной планировкой при наличии локальных понижений.

При выборе конструкции осушительной системы в целом можно руководствоваться следующей таблицей с рекомендациями.

Таблица 6 – Типы дренажных систем и условия их применения

Если вы не уверены, что сможете самостоятельно определить тип почвы на вашем участке и глубину залегания грунтовых вод, для определения необходимости устройства дренажной системы необходимо пригласить специалистов, которые проведут геолого-разведывательные работы. На основании анализа состава грунтов, рельефа участка, количества среднегодовых осадков, высоты залегания грунтовых вод и прочих факторов специалисты определят, какой тип дренажной системы подойдет именно для вашего участка. В противном случае для предварительного осушения территории вы можете самостоятельно обустроить простейший дренаж в виде системы открытых дрен.