Инженерная подготовка территории с карстом

Строительство в районах с карстом связано со значительными трудностями, поэтому одной из важнейших задач инженерной подготовки в этих условиях является правильная оценка природных особенностей площадки строительства.

В первую очередь оценивают степень активности карстового процесса, выделяя при этом пассивный (древний) и активный карст. Для пассивного характерно отсутствие циркулирующей воды, так как его развитие происходило в прошлом. Однако не следует забывать, что при наличии соответствующих условий его развитие может возобновиться.

Наибольшую опасность для строительства представляет действующий карст. Показателем активности действующего карста (А) является соотношение объема растворенной породы (У_в), выносимой подземными водами карстового массива, к общему объему (V) карстующих пород, %:

Закарстованность территории определяют, рассчитав количество воронок, карстовых озер, суходолов и других характерных проявлений карста, приходящихся на единицу площади. Подсчет ведут по отдельным участкам различного геологического строения и разной тектонической структуры или различным геоморфологическим элементам (пойма, терраса, склон и т. д.).

На прибрежных территориях степень закарстованности можно определить по разности расходов реки до входа в пределы закарстованной территории и по выходу из нее. Если речной поток, входя в территории с карстом, полностью поглощается, то замеры производят во время паводков, когда в русле имеется непрерывный поток воды.

Определение закарстованности участка и активности процесса открытого карста сопряжено с меньшими трудностями по сравнению с выявлением и оценкой скрытого. Здесь используют такие методы, как сейсмои электроразведка. Имеется опыт использования дистанционной аппаратуры, в частности микроволновых радиометров, позволяющих определить пустоты, расположенные в толще карстующего массива.

Устойчивость массива карстовых пород оценивают по критерию скорости его развития (о). При этом выделяют весьма неустойчивые массивы, где на 1 км² образуется по 5… 10 воронок в год, неустойчивые —.

1…5 воронок, средней устойчивости — 1 воронка за период от 1 года до 20 лет, устойчивые — 1 воронка за 20…50 лет. К весьма устойчивым относят участки, где отсутствуют воронки или имеются лишь старые, а свежих провалов за последние 50 лет не зарегистрировано.

Условия градостроительного использования территорий с карстом зависят от характера возводимых зданий и сооружений, но участки с массивами от весьма неустойчивых до средней устойчивости практически не подлежат освоению. Большое значение имеет и тип карста (открытый или закрытый), а также границы его распространения. Все это предопределяет выбор инженерных мероприятий и конструктивных решений сооружений.

Участки с действующим карстом могут быть освоены лишь после ликвидации пустот в породах и исключения причин, вызывающих его развитие. Задача это сложная, разрешимая только на локальных участках, используемых для размещения зданий и сооружений.

Инженерная подготовка на таких участках сводится к организации поверхностного стока, дренированию подземных вод, ликвидации трещин и пустот на поверхности земли и в толще массива. Названные меры, кроме последней, входят в комплекс общих или специальных мероприятий инженерной подготовки. Их разрабатывают с учетом особенностей гидрогеологического и гидрологического режимов, рассмотренных в предыдущем параграфе.

Незначительные трещины и пустоты открытого карста ликвидируют путем засыпки, когда участок осваивают под застройку. Эту засыпку выполняют в общем комплексе работ по вертикальной планировке. При этом полностью исключают возможность инфильтрации атмосферных осадков и других поверхностных вод в грунт.

При возведении гидротехнических сооружений последствия открытого и скрытого карста ликвидируют, предварительно подготавливая основание сооружения и заделывая пустоты бетоном, цементным раствором или битумом.

Основание подготавливают, удаляя выветренные слои и тонкие пласты известняков, перекрывающие обширные подземные полости. В тех случаях, когда на контакте фундамента с известняками лежат глинистые прослойки, их удаляют и заменяют бетоном.

Карстовые пустоты заполняют до начала возведения сооружения, устраивая противофильтрационные завесы, расположенные в соответствии с предполагаемыми путями фильтрации воды.

Неглубокие карстовые пустоты заполняют цементным раствором. Заделка полостей больших размеров сопряжена с трудностями, поскольку здесь раствор может выноситься фильтрационным потоком. Нередко поэтому прибегают к устройству временных инъекционных преград из горячего битума, облегчая дальнейший процесс цементации. Устройство постоянных противофильтрационных завес из горячего битума требует сложного оборудования для его подогрева в инъекционных скважинах, обеспечивающего быстрое растекание по заделываемым пустотам.

Во всех случаях создание противофильтрационных завес на закарстованных территориях является непростой задачей, так как довольно сложно, а иногда и невозможно определить точное местоположение пустот, где происходит фильтрационный процесс. Поэтому нередко плотины, для которых фильтрация воды не угрожает устойчивости, строят без противофильтрационных завес. Лишь после обнаружения значительных потерь воды из водохранилища принимают необходимые меры: опорожняют водохранилище, оконтуривают пустоты и заполняют их цементом.

От степени закарстованности основания зависит развитие в нем противодавления и при проектировании гравитационных плотин в расчет принимают полную его величину. Это влечет за собой значительное увеличение объема бетона в сооружении.