Сантехника: что такое дренаж фундамента и кто за него отвечает?
В последнее время в нескольких дискуссиях на открытом форуме ASPE Connect обсуждался дренаж фундамента: подключение ливневого дренажа к дренажу фундамента, ремонт старых дренажных труб фундамента и дренажная труба фундамента — ответственность за сантехнику? Или только между гражданским и структурным? Итак, что такое дренаж фундамента, зачем он нужен, кто должен отвечать за проектирование системы и для чего он нужен?
Что такое дренаж фундамента?
Дренаж фундамента определяется как дренаж, который устанавливается в основании конструкции, чтобы предотвратить скопление воды вокруг него. Эти водостоки устанавливаются снаружи фундамента у основания. Фундаментные дренажи устанавливаются одновременно с фундаментом на этапе установки фундамента здания.
Подкатегорией дренажа фундамента является подпочвенный дренаж. Это дренажная система, устанавливаемая под плитой для сбора подземных или просачивающихся вод и отвода их к месту утилизации. В обеих этих системах используются перфорированные или щелевые трубы (гибкие или ребристые), обернутые в геотекстильный материал для минимизации проникновения твердых частиц и покрытые камнем или щебнем. Эти дренажные системы в основном одинаковы; они отличаются только расположением: снаружи и внутри.
Зачем нужен дренаж фундамента?
Эти системы требуются в соответствии с IBC (Международный строительный кодекс — код, указанный в этой колонке), раздел 1805.4: Дренаж фундамента, в котором говорится: «Дренаж должен быть размещен по периметру фундамента, состоящего из гравия или щебня, не содержащего более 10 процентов материала, проходящего через сито № 4 (4.75 мм). Дренаж должен выступать не менее чем на 12 дюймов (305 мм) за пределы внешнего края фундамента. Толщина должна быть такой, чтобы нижняя часть желоба была не выше нижней части основания под полом, а верхняя часть желоба находилась не менее чем на 6 дюймов (152 мм) над верхом основания. Верхняя часть слива должна быть покрыта утвержденным фильтрующим мембранным материалом. При использовании водосточной трубы или перфорированной трубы изнаночная сторона трубы или плитки не должна быть выше отметки пола. Верхняя часть стыков или верхняя часть перфорации должны быть защищены утвержденным фильтрующим мембранным материалом. Труба или плитка должна быть уложена на гравий или щебень толщиной не менее 2 дюймов (51 мм) в соответствии с Разделом 1805.4.1 и должна быть покрыта слоем того же материала толщиной не менее 6 дюймов (152 мм).
Кто должен нести ответственность за проектирование системы?
Похоже, что по этому вопросу ведутся споры, поскольку вы можете увидеть детали, связанные с системой, в архитектурных, структурных или сантехнических документах. Раздел 1805.4.3 IBC предлагает некоторые рекомендации: «Основание пола (грунт) и дренаж по периметру должны сбрасываться самотеком или механическими средствами в утвержденную дренажную систему, соответствующую IPC (Международному водопроводному кодексу)». Основываясь на этом заявлении, можно было бы ожидать, что инженер/проектировщик сантехники будет логичным выбором для проектирования и спецификации этих систем. В конце концов, эти системы включают в себя трубопровод и отводят сточные воды из «корыта» здания (ванна — это пространство, созданное частью здания, находящейся ниже уровня земли, например, подвалом, лифтовыми ямами и т. д.).
Однако, несмотря на это указание, многие проектировщики сантехники не считают эти системы сантехническими. Хотя они могут принять меры для удаления сточных вод, они считают, что кто-то другой несет ответственность за проектирование трубопровода. Это, по моему мнению, трудно поддержать, когда МПК обращается к вопросу в Разделе 1102.5, который касается материалов подпочвенного дренажа и конкретно требует, чтобы труба была «трубой с горизонтальным разъемом или перфорацией». В Разделе 1111.1 описывается, как могут быть отведены подземные дренажи: «Подземные дренажи должны представлять собой трубы с открытыми соединениями, горизонтально разделенными или перфорированными трубами, соответствующими одному из стандартов, перечисленных в Таблице 1102.5. Такие дренажи должны быть не менее 4 дюймов (102 мм) в диаметре. Если здание подвержено обратному подпору, подпочвенный дренаж должен быть защищен легкодоступным обратным клапаном. Подпочвенные стоки должны сбрасываться в канализацию, отстойник, сухой колодец или в утвержденное надземное место. Подземный отстойник не должен иметь ни газонепроницаемой крышки, ни вентиляционного отверстия. Отстойник и насосная система должны соответствовать Разделу 1113.1». По моему мнению, это явно исключает из обсуждения идею о том, что это «не сантехника».
Хотя я могу понять путаницу, учитывая, что и архитектор, и строительный консультант склонны показывать части этих систем в деталях и на фасадах, они, как правило, не показывают полный проект системы ни на одном из планов этажей. Это оставляет реальную работу консультанту по сантехнике, который должен тесно сотрудничать с консультантом по геотехнике, чтобы определить высоту грунтовых вод и потенциальный объем, требующий удаления.
Какова цель дренажа фундамента?
Не всем зданиям потребуется дренаж фундамента/грунта, как это определено в геотехническом отчете, который показывает установленный уровень грунтовых вод в пределах площади основания здания. Если максимальная высота грунтовых вод находится по крайней мере на фут ниже отметки фундамента и, вероятно, никогда не поднимется выше этого уровня, то дренирование фундамента/грунта становится ненужным. Тем не менее, некоторые архитекторы могут по-прежнему настаивать на их установке, чтобы решить проблему проникновения дождевой воды, которая будет просачиваться вдоль стен фундамента и оседать вокруг фундаментов. В зависимости от типа почвы, на которой стоят фундаменты, эта вода может нуждаться в средствах удаления или она может просто выщелачиваться в окружающую почву.
Один из выводов, сделанных на открытом форуме ASPE Connect, заключается в том, что мы используем много терминов для одних и тех же систем — дрены из фундамента, дрены из фундамента, подземные дрены, подпочвенные дренажи и т. д. — что является просто напоминанием о взаимозаменяемости терминов, но каждый может быть связан с определенным определением или областью структуры. (Я, например, в будущем постараюсь конкретизировать свои термины.) У всех этих терминов есть одна общая черта: удаление воды (грунтовые воды или дождевая инфильтрация) вокруг или под конструкцией для защиты это из-за того, что вода просачивается в эту структуру и потенциально может повредить интерьер или содержимое, содержащееся внутри здания.
Вы также должны различать удаление воды вокруг сооружения и обезвоживание области вокруг этого сооружения. Дренаж фундамента/грунта предназначен для удаления воды вокруг сооружения в зависимости от изменения уровня грунтовых вод и проникновения дождевой воды. Это система, в которой обычно не наблюдается непрерывного потока. Однако в редких случаях уровень грунтовых вод таков, что может иметь место непрерывный поток, и в зависимости от объема этого потока вы должны учитывать дополнительные соображения. Одним из таких дополнительных соображений является обезвоживание. Большинство систем водоотведения носят временный характер: насосы, коллекторы трубопроводов и оголовки скважин забиваются в землю для извлечения грунтовых вод, которые удаляются после завершения работ в зоне осушения. Однако в некоторых ситуациях система водоотвода должна быть постоянной, чтобы справиться с объемом воды и помочь дренажной системе фундамента/грунта.
Например, стадион Огайо (известный как «Подкова» из-за своей формы) в кампусе Университета штата Огайо в Колумбусе, штат Огайо, был реконструирован и обновлен. В рамках обновления и добавления трибун у входа в подкову было опущено игровое поле. Кто знает местонахождение «Туфельки», тот знает, что река Олентаньи недалеко. При нормальном уровне реки необходимо постоянно извлекать воду и возвращать ее в реку, и этот объем увеличивается по мере изменения уровня реки из-за дождей. В то время как на других территориях вокруг и внутри стадиона есть дренажные системы фундамента / грунта, их работа изменилась в результате того, что эта система осушения стягивает «чашу» грунтовых вод вниз вокруг основания стадиона.
В заключение
Хотя, по моему мнению, дренаж фундамента / подпочвенного дренажа является водопроводной системой, он также требует участия консультанта по геотехнике и координации с консультантами по архитектуре, строительным и строительным работам; каждый приносит определенные знания и опыт к столу. Как и в случае любого проекта, на кого в контракте возлагается ответственность за работу? Прочтите свой контракт и объем работ, прежде чем платить гонорар и согласиться показать работу в ваших контрактных документах.
Об авторе
Дэвид Д. Декстер, FNSPE, FASPE, CPD, CPI, LEED BD+C, PE, является зарегистрированным профессиональным инженером, сертифицированным инспектором по сантехнике и сертифицированным специалистом по планированию с более чем 40-летним опытом установки и проектирования сантехнических систем. Он специализируется на сантехнике, противопожарной защите и проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также на криминалистике, связанной с отказами механических систем. Дэйв является председателем Главного комитета по стандартам проектирования ASPE, председателем комитета по уставу, сопредседателем Отборочной комиссии Коллегии стипендиатов и сопредседателем рабочей группы профессиональных инженеров. Он также был президентом Инженерного фонда Огайо в 2008–2009 годах, президентом Общества профессиональных инженеров Огайо в 2010–2011 годах и директором Центрального региона Национального общества профессиональных инженеров в 2012–2014 годах.
Мнения, выраженные в этой статье, принадлежат автору, а не Американскому обществу инженеров-сантехников.
Деловые статьи – специальность и торговля
Как бетонный подрядчик, я лично заинтересован в том, насколько хорошо контролируется вода на объекте. Подземные воды и стоки от дождя и снега представляют угрозу как для структурной целостности фундаментов, которые я строю, так и для подземных внутренних жилых помещений. Мокрые подвалы и потрескавшиеся фундаменты трудно исправить постфактум, но хороший дренаж по периметру, как на уровне земли, так и внизу у фундамента, является дешевым и простым способом предотвращения проблем. Если вы будете следовать этим эмпирическим правилам для выравнивания периметра и водосточной плитки, вы будете спать спокойно, зная, что системы управления водоснабжением, которые вы закопали сегодня, не вызовут повторного вызова завтра.
Поверхностный сток
Несмотря на то, что часть дождя с ветром попадает на сайдинг и стекает на землю, большая часть поверхностного стока поступает с крыши, а количество стока варьируется в зависимости от размера и стиля крыши. Двускатная крыша сбрасывает весь сток на землю под карнизом, с небольшим стоком на концах фронтона; вальмовая крыша более равномерно распределяет сток во все стороны (см. рис. 1).
Слив двускатной крыши
Сток вальмовой крыши
(от 2500 кв. футов крыши)
Примечание: Каждый дюйм дождя, выпадает ли он во время часового ливня или дождя в течение всего дня, откладывает 1,500 галлонов воды на землю вокруг типичной поверхности крыши площадью 2,500 квадратных футов. Во время зимнего ливня каждый фут тающего снега на крыше добавляет дополнительные 1,500 галлонов.
Кроме того, желоба на пересечениях основных крыш и слуховых окон могут концентрировать стоки на относительно небольшой площади на земле. В холодном климате сток значительно увеличивается во время весенних ливней, когда более высокие температуры и дождь в совокупности приводят к таянию снега как на крыше, так и на земле, увеличивая общее количество поверхностных вод, которые необходимо отводить от фундамента.
Наклонный сорт.
Большинство проблем с водой в подвале можно решить, сделав правильный уклон земли вокруг дома. Уровень отделки должен иметь уклон от основания в размере от 1/2 до 1 дюйма на фут на высоте от 6 до 10 футов. 2-4-дюймовая крышка из илистого глинистого материала предотвратит просачивание стока через засыпку.
Однако наклонный уклон не будет работать долго, если засыпка по периметру не будет механически уплотнена, что редко встречается в жилищном строительстве. Вместо этого уплотнение дано на волю случая и происходит медленно в течение месяцев или лет, в зависимости от климата и типа используемой обратной засыпки. Гравий и песок просачиваются быстрее и могут быстрее уплотняться — обычно от трех месяцев до года. Илы и глины, скорость просачивания которых гораздо медленнее, могут не уплотняться в течение нескольких лет.
В любом случае, однако, результатом является отрицательный уклон, который направляет сток обратно к фундаменту. В зависимости от типа обратной засыпки рано или поздно сток переполнит дренажную систему фундамента, и возникнут проблемы с водой в подвале. Иловая или глиняная засыпка, которая удерживает воду дольше, чем гравий или песок, может сделать фундамент более восприимчивым к растрескиванию под воздействием мороза; Гидростатическое давление может также возникать при этих типах насыпи, заставляя воду проходить через стык плиты с фундаментом. Редко какие-либо из этих проблем появляются сразу, но в будущем вы столкнетесь с грязным и дорогостоящим ремонтом.
Желоба. Несмотря на то, что желоба могут значительно уменьшить общую площадь земли, на которую стекает вода с крыши, очень важно использовать наклонную направляющую, чтобы удлинить водосточные трубы вдоль земли и отводить воду от фундамента (рис. 2).
Водосточная труба с наклонным лидером
Водосточная труба с ловушкой
В противном случае система желоба и водосточной трубы усугубляет проблему дренажа, концентрируя всю нагрузку стока с крыши на несколько небольших участков, обычно в углах дома. Лидеры должны разгружаться на наклонной поверхности не менее чем в 10 футах от фундамента. Если водосточные трубы сбрасываются непосредственно в водосборник на поверхности или под землей, собранный сток следует отводить по прочной дренажной трубе в сухой колодец или на дневной свет.
Держите желоба чистыми от листьев, сосновых иголок и льда. Перелив из заблокированных желобов может повторять контур желоба и пропитывать софит и сайдинг, часто проникая в стену и смачивая изоляцию, гипсокартон и пол. Точно так же желоба в холодном климате могут способствовать образованию ледяных запруд с теми же разрушительными последствиями.
Хардскейп.
Тротуары из бетона или тротуарной плитки также могут контролировать просачивание стока в обратную засыпку (рис. 3) — я замерил снижение просачивания стока на 300–500 %.
Бетонный или тротуарный тротуар
Грядка с дренажем
Опять же, хардскейп должен быть достаточно широким, чтобы покрыть всю засыпанную площадь, а поверхность должна иметь уклон в сторону от стен фундамента.
Менее затратный метод — закопать лист полиэтилена в грядку с растениями. Полиэтилен должен покрывать засыпанную фундаментную траншею и уклон к перфорированной дренажной плитке, уложенной параллельно фундаменту. Используйте сплошную трубу для отвода стока на дневной свет или в сухой колодец. В благоустроенных районах прорежьте отверстия в полиэтилене для размещения корней растений и деревьев.
Погребенный полиэтилен работает хорошо, если засыпка уплотнена. Однако при отрицательном уклоне полигон фактически направляет воду в стену фундамента. Корни растений и деревьев возле фундамента также могут усугубить проблемы с неуплотненной насыпью, потому что их корневая система поглощает воду и вызывает быстрое повторное уплотнение почвы. В засуху корни деревьев могут вытянуть из почвы столько влаги, что фундамент может осесть.
Дренажи фундамента по периметру
Дренажи по периметру фундамента работают в обоих направлениях. Они не только отводят просачивающуюся через засыпку дождевую воду от фундамента, но и снижают избыточное гидростатическое давление от поднимающихся грунтовых вод. Способствуя более быстрому высыханию обратной засыпки, правильно установленные дренажи по периметру уменьшают боковое давление почвы, что, в свою очередь, означает, что стены фундамента могут быть спроектированы с использованием более пористых материалов и меньшего количества стали.
Есть правильный и неправильный способ установки периметрального дренажа. К сожалению, многие подрядчики фундаментов и строители домов работают с ложным чувством безопасности, полагая, что если жалобы на протекающие подвалы не поступают в течение первого или двух лет после завершения проекта, их методы строительства должны работать. Дело в том, что проблемы с водой в подвале, возникающие в течение первых двенадцати месяцев, обычно связаны с дефектами гидроизоляции. Проблемы с дренажной плиткой обычно требуют много лет для решения. Таким образом, многие подрядчики закопали бомбы замедленного действия, которые в конечном итоге взорвутся прямо у них перед носом.
Отверстия вниз
Хотя пористая плитка на основе цемента все еще используется сегодня, большинство строительных подрядчиков согласятся с тем, что перфорированная пластиковая труба диаметром 4 дюйма обеспечивает более плотные соединения и с ней легче работать. Однако не все согласны с тем, в каком направлении располагать отверстия в трубе при установке водостоков.
Ответ зависит от типа трубы. Гибкий ПЭВП (полиэтилен высокой плотности) имеет прорези по всей окружности, а некоторые жесткие ПВХ имеют узор из отверстий по всей окружности. С этими типами сливной плитки нет «правильного» направления, потому что отверстия есть со всех сторон. Забитые отверстия на дне очищаются водой, поступающей через боковые и верхние стороны.
Однако наиболее популярна водосточная плитка из жесткого ПВХ с двумя параллельными рядами отверстий, расположенных близко друг к другу по всей длине. Классический подход заключается в укладке этого типа водосточной плитки отверстиями вниз в положениях «пять часов» и «семь часов». Это позволяет поднимающемуся уровню грунтовых вод поступать в трубу в самой нижней точке.
Фильтрующая ткань. В то время как гидростатическое давление способствует вымыванию ила из трубы, вся заглубленная дренажная плитка должна быть окружена крупным гравием или щебнем и обернута фильтрующим материалом. Без фильтра ил будет загрязнять камень и, в конечном итоге, попадет в отверстия в трубе и закупорит их (рис. 4).
Рисунок 4. Без фильтра, предотвращающего попадание ила в окружающий камень, дренажная плитка может прийти в негодность всего за несколько сезонов (слева). Труба, которая предварительно обернута или «набита» фильтрующим материалом, предотвратит засорение дренажной плитки (см. выше).
Различные виды геотекстиля доступны в рулонах, а также предварительно обернутые или «укутанные» трубы — трубы, которые производятся с уже установленным фильтрующим рукавом.
Расположение дренажной плитки
Однако фильтровальная бумага и правильно ориентированная перфорация не гарантируют работоспособность дренажной плитки. Труба также должна быть установлена аккуратно и в правильном месте по отношению к фундаменту и любой внутренней плите.
С чисто инженерной точки зрения идеальное место для укладки наружной дренажной плитки — вдоль фундамента, потому что вода с поднимающегося уровня грунтовых вод быстрее попадает в трубу (рис. 5).
Труба даже с верхом фундамента
Труба внизу фундамента
Труба ниже фундамента
Дренажная плитка не должна иметь наклон, хотя небольшой уклон помогает защитить трубу от ила и глины (особенно, когда труба имеет только два ряда отверстий на дне). Однако не пытайтесь наклонить гибкую дренажную плитку, потому что вы можете непреднамеренно создать провалы и провисания, которые в конечном итоге соберут ил и забьют трубу (Рисунок 6).
Рисунок 6. Независимо от типа используемой трубы или ее формы, нефильтрованная сливная плитка легко забивается илом и глиной (слева). Ищущие воду корни деревьев, растущих слишком близко к фундаменту, также могут полностью засорить канализационные стоки по периметру (справа).
На самом деле волнистая дренажная плитка может привести к преждевременному выходу из строя дренажной системы. Эта проблема более выражена, когда деревья растут близко к фундаменту, потому что влажный ил и глина, скапливающиеся в низких местах, становятся мишенью для ищущих воду корней деревьев в засушливые периоды или в сухом климате. За относительно короткий промежуток времени корни деревьев могут полностью закупорить водосточную плитку.
Некоторые подрядчики создают еще более низкую высоту для плитки, выкапывая небольшую траншею рядом с основанием. Однако, чтобы избежать подрыва фундамента, большинство правил требуют, чтобы плитка располагалась за пределами угла 60 градусов от основания.
Дренажная плитка также может быть размещена поверх фундамента. Преимущество здесь в том, что плитка будет на одном уровне с основанием — хорошая стратегия при использовании гибкой трубы (рис. 7).
Рисунок 7. Чтобы гибкая дренажная плитка не образовывала впадин, в которых будет собираться ил, поместите ее поверх фундаментов, убедившись, что верх трубы не выше верха внутренней плиты.
Но это более высокое размещение не так эффективно контролирует поднимающийся уровень грунтовых вод и может потребовать повышения высоты внутренней плиты.
Специальные дренажные изделия.
Сегодня на рынке есть несколько продуктов, таких как Form-A-Drain (CertainTeed Corp., PO Box 860, Valley Forge, PA 19482; 800/233-8990; и плитка слива (Рисунок 8).
Рисунок 8. Несъемные формы фундамента Form-A-Drain обеспечивают ровный дренаж по периметру и имеют большую пропускную способность, чем системы труб (слева). Для регулирования гидростатического давления рифленые дренажные панели, закрепленные на стене фундамента, отводят воду из засыпки в водостоки по периметру (справа).
Эти системы не только обеспечивают горизонтальность дренажной системы, но и часто обеспечивают большую пропускную способность, чем традиционные системы труб.
На участках, где исключительно высокий уровень грунтовых вод создает прерывистое гидростатическое давление на стены фундамента, листы с рифлением можно использовать в сочетании со стандартной дренажной плиткой. Эти мембранные системы обеспечивают водонепроницаемый барьер, а также направляют избыточные грунтовые воды с верхних стен фундамента в водостоки по периметру.
Сброс собранной воды
Улавливание грунтовых вод в дренажную систему по периметру — это только полдела — после того, как вы собрали воду в дренажной плитке, ее нужно куда-то утилизировать. Сброс воды в канализационные системы, как правило, незаконен, что оставляет два основных способа избавиться от воды: на участках с уклоном вы можете удлинить неперфорированную дренажную плитку до дневного света и сливать воду на землю; на плоских участках вы можете собрать воду в отстойник и перекачать ее в зону сброса подальше от подвала.
Гравитационный разряд. Два элемента имеют решающее значение для надлежащего функционирования самотечной дренажной системы. Во-первых, хотя перфорированная дренажная плитка вокруг самого фундамента может быть ровной, массивная труба, идущая от фундамента к дневному свету, должна иметь уклон от 1/16 до 1/8 дюйма на фут. Во-вторых, открытый конец напорной линии должен препятствовать проникновению грызунов, лягушек, змей и рептилий. Один из способов заключается в том, чтобы закрыть открытый конец трубы 1/4-дюймовой металлической тканью. В качестве альтернативы вы можете закопать конец трубы в щебень, что позволит воде просачиваться ниже уровня земли.
Насосный разряд. В то время как гравитационный слив на дневной свет дешев и прост, я рекомендую установить отстойник в качестве резервной копии. Погружной отстойник на дне отстойника соединяется со шлангом или системой жестких труб, по которым собранная вода выводится из подвала. Если вы предусмотрели накопительный колодец во время установки фундамента и плиты, насос и напорный трубопровод можно будет установить позже, если это необходимо.
Отстойник должен располагаться внутри фундамента, где он может забирать грунтовые воды, поднимающиеся под плиту. На плоской площадке, где необходимо откачать все грунтовые воды, воду из периметральных дрен также следует направлять в отстойник через дренажные рукава в основании (рис. 9а и 9б).
Рисунок 9а. Внутренняя поддонная корзина собирает лишнюю воду, протекающую через рукава в основании. |
Рисунок 9b. Погружной насос, соединенный со шлангом или жесткой трубой, отводит воду на землю в сторону от фундамента.
Чтобы впоследствии не пришлось копать, обязательно установите втулки до заливки фундамента. Используйте трубу диаметром 4 дюйма и разместите втулки на расстоянии от 6 до 8 футов по всему периметру фундамента. В особых случаях, когда плита размещается на фут или более выше верхней части фундамента, вы можете разместить втулки в стене фундамента. Хотя вода, проходящая через рукава или под фундамент, обычно сама находит поддон, я рекомендую внутреннюю дренажную трубу по периметру, заканчивающуюся в поддоне.
Брент Андерсон владеет и управляет Brent Anderson Associates, бетонной подрядной и консалтинговой фирмой во Фридли, штат Миннесота.
Эта статья была предоставлена www.jlconline.com. JLC-Online выпускается редакторами и издателями The Journal of Light Construction, ежемесячного журнала, предназначенного для строителей жилых и легких коммерческих зданий, ремонтников, дизайнеров и других специалистов в области торговли.
Присоединяйтесь к нашей сети
Общайтесь с клиентами, которые хотят реализовать ваши самые прибыльные проекты в областях, в которых вам нравится работать.