Wysoki poziom wody gruntowej oraz woda zaskórna, pochodząca z opadów atmosferycznych przesączających się przez grunt i zatrzymywana na warstwie gruntów o słabej przepuszczalności, stanowią zagrożenie dla podziemnych części budynku. Wykonanie drenażu wzdłuż obrysu budynku przy zagrożeniu podtapianiem jego części podziemnych wodą zaskórną lub gruntową pozwala skutecznie zabezpieczyć obiekt.

W zależności od uziarnienia i przepuszczalności gruntu podłoża, drenaż budynku może być wykonany w formie:
• rurociągu drenażowego pierścieniowego z jedną warstwą filtru – w gruntach dobrze przepuszczalnych piaszczystych,
• rurociągu drenażowego, połączonego z drenażem warstwowym wykonanym z dwóch warstw filtru w gruntach średnio i słabo przepuszczalnych, drobnoziarnistych.

Rys. 1. Przekrój instalacji drenażu opaskowego budynku

Rys. 2. Instalacja drenażu pierścieniowego – rzut z góry

Instalacja drenażu pierścieniowego

Rurociągi wykonuje się z rur perforowanych PVC-U, PP-B o średnicy minimalnej DN 100 mm i układa ze spadkiem minimum 0,4-0,5%. Drenaż pierścieniowy może być wykonany przed wznoszeniem obiektu, co zapewnia odwodnienie wykopu fundamentowego. Woda odprowadzana jest grawitacyjnie ze studzienki osadnikowej o pojemności minimum 35 dm³ do odbiornika, np. kanalizacji deszczowej lub rowu. Dostęp do rur drenarskich zapewniają studzienki inspekcyjne. Brak możliwości odprowadzenia grawitacyjnie wody z drenażu, wymusza zastosowanie przepompowni. Trasy drenaży pierścieniowych uzależnione są od obrysu zewnętrznego odwadnianych obiektów. Należy dążyć do tego, aby trasy rurociągów były możliwie proste i krótkie.
Zaleca się stosowanie rur drenażowych z filtrem mineralnym z włókien polipropylenowych (PP). Rury z filtrem PP nadają się do każdego rodzaju podłoża i mogą być z powodzeniem stosowane do odwodnień podziemnych części budynków i fundamentów. Filtr PP jest materiałem syntetycznym odpornym na proces biodegradacji. W gruntach o pH kwaśnym, zażelazionych, w drenażach drogowych nie zaleca się stosowania filtrów z włókien kokosowych, podatnych na przyspieszony proces biodegradacji i obniżenie trwałości.

Rys. 3. Przekrój drenażu warstwowego wokół budynku posadowionego w warstwie wodonośnej w gruntach drobnoziarnistych pylastych, gliniastych

Instalacja w gruntach słabo przepuszczalnych

Przedstawiony na rysunku 3 przekrój drenażu warstwowego dotyczy zabezpieczenia budynku posadowionego w warstwie wodonośnej, w gruntach drobnoziarnistych pylastych, gliniastych, w których drenaż pierścieniowy może nie być dostatecznie skuteczny (lub musi być zakładany bardzo głęboko), ze względu na dużą wysokość wzniosu kapilarnego.
Drenaż warstwowy tworzy ciągła warstwa materiału filtracyjnego (żwiru, piasku grubego, geowłókniny) oraz rurociągi drenażu pierścieniowego ułożone na spodzie tej warstwy. Drenaż warstwy wykonuje się jednocześnie z budową odwadnianego obiektu, dzięki czemu stanowić on może odwodnienie wykopu fundamentowego. W przedstawionym rozwiązaniu drenaż warstwowy wykonany jest z warstwy żwiru (o uziarnieniu 8 –16 mm) i geowłókniny.

Rys. 4. Drenaż

Odległość od budynku

Ze względu na skuteczność drenażu oraz bezpieczeństwo chronionej budowli, konieczne jest układanie drenów w odpowiedniej odległości od fundamentu. Odległość ta zależy od wielu czynników, z których jednym z najważniejszych jest położenie stropu warstwy słabo przepuszczalnej w stosunku do poziomu posadowienia obiektu. Jeżeli poziom posadowienia jest na stropie warstwy nieprzepuszczalnej lub poniżej, drenaż układa się blisko fundamentu (w odległości 0,4-0,5 m na stropie tej warstwy – drenaż zupełny). Jeżeli fundament obiektu i rurociągi drenażowe znajdują się w warstwie wodonośnej (drenaż niezupełny), drenaż układany jest poniżej poziomu posadowienia, a minimalną odległość osi rurociągu od ściany budynku oblicza się ze wzoru:

gdzie:
j – kąt tarcia wewnętrznego gruntu,
pozostałe oznaczenia według schematu odległości drenu od budynku (rys. 5)
Należy pamiętać, żeby przewód drenarski nie był ułożony poniżej fundamentu w strefie wyznaczonej przez kąt 45^o. Rozwiązanie to zapewnia stabilność konstrukcji budynku.

Głębokość ułożenia przewodów drenażu

O głębokości założenia rurociągów drenażu decyduje głównie wymagane obniżenie poziomu wody gruntowej, którą ustala się tak, aby poziom wzniosu kapilarnego był poniżej posadzek. W praktyce przyjmuje się, że zwierciadło wody gruntowej powinno układać się poniżej posadzek części podziemnych budowli na głębokości 0,3 do 1,0 m (średnio 0,5 m) w gruntach piaszczystych oraz 0,6 do 2,0 m (średnio 1,0 m) w gruntach pylastych i gliniastych. Drenaże zakłada się na głębokości większej niż głębokość przemarzania gruntu, aby woda płynąca w przewodach nie zamarzła.

Rys. 5. Schemat odległości drenu od budynku

Wykonanie warstwy filtracyjnej

W drenażach budowlanych stosuje się przede wszystkim filtry z materiałów mineralnych, takich jak: piaski i żwiry. Obsypki filtracyjne wykonuje się na całym obwodzie rury drenarskiej. Kształt przekroju obsypki powinien być możliwie najprostszy. Minimalne grubości obsypki powinny wynosić:
• w gruntach piaszczystych (dobrze przepuszczalnych) – 15 cm,
• w gruntach piaszczysto-gliniastych (średnio przepuszczalnych) – 15-20 cm,
• w gruntach gliniastych i ilastych – powyżej 20 cm.
W gruntach piaszczystych stosuje się zazwyczaj obsypki jednowarstwowe, a w gruntach pylastych i glinianych obsypki dwuwarstwowe, o grubości warstw 10-15 cm.
Geowłókniny stosowane są najczęściej w rozwiązaniach drenaży, gdzie wymagane są dwie lub więcej warstw filtru. Geowłóknina w tych konstrukcjach stanowi (lub zastępuje) warstwę filtru stykającą się bezpośrednio z gruntem odwadnianym.

Rys. 6. Przykład montażu systemu drenarskiego z PVC

Dobór materiałów filtracyjnych

Woda przepływająca w kierunku drenów, w wyniku działania ciśnienia spływowego przemieszcza drobne cząstki gruntu. Ich transport odbywa się poprzez pory gruntu i otwory perforacji do wnętrza rurociągów. Wymywanie cząstek przepływającą wodą (sufozja) może prowadzić do powstawania kawern i nadmiernego osiadania gruntu podłoża oraz zamulania rurociągów. W drenażach obiektów budownictwa ogólnego stosowane są materiały filtracyjne ziarniste pochodzenia mineralnego: piasek, żwir i pospółka (po odsianiu drobnych frakcji) oraz warstwy filtracyjne z geowłókniny.
Oprócz funkcji filtracyjnej, obsypki drenażu spełniają jeszcze inne funkcje. Powodują zmniejszenie oporów przepływu wody w strefie rurociągu i zwiększają skuteczność działania drenażu, zwłaszcza w gruntach średnio i słabo przepuszczalnych. Obsypka filtracyjna zapewnia również odpowiednie posadowienie rurociągu w celu uniknięcia deformacji przewodu pod wpływem obciążeń naziomem. Należy podkreślić, że właśnie z tego względu elastyczne rurociągi z tworzyw sztucznych układane są w warstwie obsypki piaszczysto-żwirowej. Dlatego też obsypka filtracyjna poniżej i wokół rurociągu drenarskiego musi być dobrze zagęszczona.
Stosowane w drenażach materiały filtracyjne powinny spełniać szereg podstawowych wymagań:
• przepuszczalność materiału obsypki powinna być większa minimum 10-krotnie niż przepuszczalność odwadnianego gruntu, > 10 m/d,
• materiał nie powinien zawierać cząstek mniejszych od 0,05 mm, a cząstek mniejszych niż 0,1 mm nie więcej niż 3-5% wagowo,
• powinien wykazywać możliwość przenikania przez filtr drobnych cząstek podłoża, które mogą być niesione przez wodę bez obawy osadzania się ich wewnątrz rurociągów, a które gromadząc się w filtrze mogą powodować jego kolmatację,
• powinien posiadać odpowiednią wytrzymałość, uniemożliwiającą odkształcenia przy nacisku gruntem i pod wpływem obciążeń zewnętrznych.
Podczas wykonania drenażu opaskowego budynku należy szczególnie zwrócić uwagę na ułożenie rur drenarskich, ochronę rur przed zanieczyszczeniem, wyeliminowanie przypadkowego podłączenia rur spustowych rynien, wpustów deszczowych oraz zarastanie korzeniami drzew i krzewów.
Prawidłowo zaprojektowany i wykonany drenaż uwzględniający przepuszczalność gruntów, ukształtowanie terenu, warunki spływu wód powierzchniowych, rodzaj odbiornika, obecność zbiorników wodnych oraz występowanie i wahania wód gruntowych, pozwoli na długotrwałą i efektywną pracę.

Karol Marzejon
Autor jest pracownikiem
firmy Pipelife Polska