Противокарстовая защита

Карст и суффозия – негативные геологические процессы, обусловленные размыванием и растворением слабых горных пород подземными и поверхностными водами, что приводит к ослаблению и разрушению грунтового массива, образованию пустот и пещер, изменению напряженного состояния грунта и гидрологической ситуации, а также развитию эрозии, оседаний, появлению обрушений и провалов на поверхности земли.

Общий вид провала грунта, видимый на поверхности земли

Карстово-суффозионные процессы распространены и встречаются во многих регионах России. Среди них Москва и Подмосковье, Ленинградская, Псковская, Архангельская, Нижегородская области, республики Татарстан и Башкирия. Их наличие и последующее развитие может быть опасным для существующих и проектируемых зданий, сооружений и инфраструктурных объектов.

Типовые мероприятия инженерной защиты зданий и сооружений от карста:
  • планировочные, связанные с размещением объекта строительства вне зон развития карстовых процессов;
  • водозащитные и противофильтрационные, предотвращающие дальнейшее растворение и размывание карстовых пород;
  • геотехнические, связанные с укреплением оснований путем тампонирования карстовых полостей, цементированием закарстованных пород и опиранием фундаментов на некарстующие грунты;
  • конструктивные, предполагающие специальные конструктивные решения по усилению фундаментов и (или) оснований: перекрестные ленты, плиты, сваи с прорезкой карстующейся толщи, поэтажные армирующие пояса, пространственные рамы и т.п.;
  • технологические, связанные с повышением надежности технологического оборудования и контролем утечек в коммуникациях (в случаях, когда на развитие карстов влияют техногенные факторы);
  • эксплуатационные, предполагающие наблюдения и контроль над развитием карстовых процессов.

Применение защитных мероприятий по отдельности или в сочетании позволяет снизить активность или предотвратить развитие карстово-суффозионных процессов, а также уменьшить или полностью исключить деформации в толще и на поверхности грунта, обеспечивая стабильное основание для последующего строительства новых или эксплуатации существующих объектов.

Конкретный выбор технического решения зависит от ряда факторов.

К ним относится тип карста, механизм возникновения и развития этого процесса, особенности гидрогеологических условий, риски активизации негативных процессов, а также особенности защищаемых объектов.

Лучшая защита от карста – не размещать объект в опасной зоне. Но это не всегда возможно. Поэтому при строительстве протяженных линейных объектов: автомобильных и железных дорог, как правило, требуется выполнение противокарстовых мероприятий.

Оборудование, применяемое для мониторинга карстовых процессов

Стандартный набор включает уменьшение земляных работ, предотвращение проникновения влаги в массив грунта, а также минимизацию вмешательства в гидрогеологические процессы, происходящие в основании сооружения.

В компании «ГЕОИЗОЛ Проект» разработаны типовые решения инженерной защиты территорий от карстовых явлений (полностью Альбом типовых решений инженерной защиты территорий можно скачать здесь).

  • Мониторинг карстовых процессов

Организация мониторинга карстовых процессов – наиболее экономичное решение инженерной защиты, применимое для районов с низкой карстовой опасностью. Такое решение позволяет своевременно выявить развитие карстов и предпринять необходимые меры.

Мониторинг необходим и как дополнительная мера. Карстовые процессы могут развивать стремительно, и для исключения таких рисков контроль необходим как на этапе строительства, так и в ходе эксплуатации объекта.

Организация мониторинга карстовых процессов особенно важна при защите линейных объектов, расположенных на высоких насыпях или в глубоких выемках.

Типовое конструктивное решение с увеличением ширины ростверка

  • Конструктивные решения

Конструктивные решения предполагают увеличение площади подошвы фундамента, размеров ростверка или выполнение дублирующих конструкций.

С увеличением габаритов, даже при возможном развитии карста (образовании карстовой воронки) и исключении из работы части элементов несущих конструкций, не происходит полной потери несущей способности и устойчивости фундамента и сооружение сохраняет работоспособность.

Такое решение актуально, например, при сооружении опор мостовых переходов.

Типовое решение. Увеличение общей жесткости основания линейного объекта

  • Увеличение жесткости основания (устройство армогрунтовой насыпи)

В этом случае защита линейного объекта обеспечивается за счет увеличения общей жесткости основания. Например, путем послойного армирования тела насыпи геосинтетическими решетками. Число слоев и прочность материала подбираются в зависимости от размеров карстовой воронки.

Устройство армогрунтовой насыпи решает две задачи: увеличивает общую жесткость основания и уменьшает площадь, необходимую для размещения объекта. Последнее позволяет снизить стоимость возведения дорожного полотна, а также достичь экономии при выполнении дополнительных геотехнических защитных мероприятий (инъекционное закрепление, струйная цементация, и т.п.).

В особо сложных случаях возможно устройство в основании насыпи железобетонных плит или рам, что позволяет исключить возникновение карстовых провалов и иных деформаций непосредственно на дорожном покрытии.


Типовое решение. Инъектирование тампонажного раствора в карстовую полость

Типовое решение. Инъектирование тампонажного раствора в карстовую полость

  • Метод инъекционного закрепления грунтов с устройством буроинъекционных скважин

В ходе изысканий определяются граница зоны разупрочненных грунтов. С определенным шагом производится бурение в карстовую полость. В пазуху под высоким давлением нагнетается раствор на основе цемента, который заполняет карстовое пространство. За счет объединения бурового и инъекционного инструмента достигается простота и высокая скорость производства работ.


Типовое решение. Армирование основания нагельным креплением

Типовое решение. Армирование основания нагельным креплением

  • Метод армирования грунтовыми нагелями существующих насыпей и природных склонов

Устройство нагельного крепления применяется в качестве предупредительной меры при возникновении риска развития карстовых процессов под существующей насыпью автомобильной или железной дороги. В зависимости от условий может потребоваться организация мониторинга за геологической обстановкой.

Метод подразумевает создание упрочненного пространственно-армированного массива грунта в основании дороги. После устройства буроинъекционных нагелей GEOIZOL-MP показатели жесткости и несущей способности основания повышаются, что препятствует возникновению внезапных провалов и неравномерных осадок при активизации карстовых процессов. Работы можно производить без остановки движения, в стесненных условиях.


Пространственное положение нагелей

Проектные решения по инженерной защите территорий от карстово-суффозионных процессов, которые разрабатывает «ГЕОИЗОЛ Проект», позволяют минимизировать или полностью исключить выполнение земляных работ. А использование МГТС GEOIZOL-MP обеспечивает высокую скорость проведения работ.

 Версия для слабовидящих