Конструкции дренажей

В дренажных сетях выделяют дрены-осушители, понижающие УГВ, дрены-собиратели, удаляющие воду за пределы территории в места сброса или водосборники. Особое значение имеют дрены-осушители. Именно их конструктивное решение определяет тип дренажа (табл. 5.4), поскольку отводящие сети мало отличаются от дождевой сети.

В горизонтальных дренах-осушителях различают открытые и закрытые конструкции.

Дренажи открытого типа представляют собой канавы и лотки, которые служат для осушения лишь верхних слоев грунта. Такими лотками- дренажами можно одновременно отводить и поверхностную воду. Аналогично дождевым, их выполняют с одеждой дна и откосов или без нее. Обычно лотки укрепляют бетонными плитами на песчано-гравийной подготовке (рис. 5.8, а).

Канавы делают с ббльшей, чем у лотков, глубиной — до 2 м и конструктивно принимаемой шириной в пределах до 1,5 м. В практике применяют свайные и рамные конструкции, которые выполняют из железобетона или дерева (рис. 5.8, б). Деревом крепят временные канавы.

Конструкции дрен открытого и закрытого типов

Рис. 5.8. Конструкции дрен открытого и закрытого типов:

/ — рама крепления; 2 —цементный лоток; 3 — дренирующая подушка; 4 — бетонные плиты; 5 — местные грунты; б —дренажная обсыпка многослойная; 7 —каменная выкладка; б —гравий, втрамбованный в грунт; 9 — труба-дрена

Открытую сеть проектируют лишь в зонах 1—2-этажной застройки, на участках с зелеными насаждениями, а также в сельских населенных пунктах. В городах предусматривают обычно дренажи закрытого типа.

Закрытые дренажи могут быть беструбчатыми с заполнением траншей дренирующим материалом (рис. 5.8, в, г) и трубчатыми, которые состоят из дренажной трубы, уложенной на подготовленное основание и снабженной фильтрующей обсыпкой (рис. 5.8, д). Эту обсыпку делают многослойной из каменных материалов, удовлетворяющих требованиям прочности и морозоустойчивости. Для внутреннего, прилегающего к трубе слоя обсыпки, используют материал относительно крупной фракции — сортированный гравий или щебень, а для наружных слоев, контактирующих с грунтами,— мелкой — сначала крупнозернистые пески, далее среднезернистые. В зависимости от гидрогеологических условий применяют различные конструкции дренажных обсыпок (рис. 5.8, е, ж).

Фильтрующая обсыпка одновременно с водозахватной функцией несет и водозащитную, предотвращая суффозию и заиливание дренажных коллекторов частицами водоносного грунта. Поэтому состав и количество слоев фильтрующей обсыпки определяют условиями устойчивости против суффозии и кольматажа и устанавливают расчетом параллельно с подбором размера водоприемных отверстий труб по описанной в литературе методике. Конструктивные формы фильтрующих обсыпок и их размеры зависят также от используемого способа разработки траншей, в которые укладывают дрены.

Взамен фильтрующих обсыпок применяют в настоящее время и другие конструкции фильтров из искусственных минерально-волокнистых материалов. Например, холст стекловолокнистый, который представляет собой нетканый материал из стеклянных штапельных волокон.

Дренажные трубы могут быть перфорированными или иметь пористые стенки. Тогда их называют трубофильтрами, которые делают из бетона, керамзита и других материалов.

Коллекторы проектируют в соответствии с требуемой пропускной способностью из труб, обладающих механической прочностью и устойчивостью против химически агрессивных грунтовых вод с учетом удобства строительства и эксплуатации. В зависимости от конкретных условий используют трубы асбестоцементные, керамические, пластмассовые, бетонные и железобетонные, стандартные размеры которых определены ГОСТами.

Дренажные трубы укладывают непосредственно на слой дренажных обсыпок, а для коллекторов большого сечения и особенно совершенного типа делают специальную подготовку, состоящую из втрамбованного в грунт щебня или слоя песка. Трубофильтры укладывают на однослойную песчаную обсыпку.

Галерейными дренажами называют конструкции с проходными или полупроходными коллекторами прямоугольного, круглого или эллиптического сечения и высотой соответственно не менее 1,8 и 1,2 м. Стены этих дрен в нижней части делают с водоприемными щелями. Для этого их перфорируют или выполняют из пористых материалов. Фильтрующую обсыпку укладывают вокруг дрены, засыпая пазухи траншей крупнозернистым песком.

Галерейные дрены применяют в особо ответственных случаях, когда необходимо обеспечить систематический эксплуатационный надзор. Такой надзор особенно необходим при глубине заложения коллекторов более 4...5 м.

Конструкции пристенных и пластовых дренажей разнообразны. Их выбирают в зависимости от очертания сооружений, глубины заложения фундаментов, крутизны откоса котлованов и характера дренируемых грунтов. При защите фундаментов зданий, залегающих на водоупоре, устраивают пристенный ленточный дренаж, который включает трубы с фильтрующей обсыпкой, уложенные с наружной стороны. Фильтрующей обсыпкой перехватывают поступающие «сбоку» гравитационные воды, а трубами удаляют их за пределы контура в дождевую канализацию. Обратную засыпку пазух котлована делают по схеме, показанной на рис. 5.9, а, а при котлованах с вертикальными стенками укладывают песчаную призму, доведенную до расчетного УГВ, защищая дренаж от попадания поверхностных вод глиняным экраном (схема б).

От капиллярных вод стены подвалов защищают, устраивая гидроизоляцию. При защите подвалов зданий, расположенных на большой толще водопроницаемых грунтов, кроме пристенного дренажа устраивают под полом подвала площадочный — пластовый: фильтрующую постель в сочетании с системой дрен-осушителей и собирателей (рис. 5.9,в). Такой дренаж перехватывает грунтовые воды и защищает от капиллярной влаги, так как фильтрующая постель служит преградой для капиллярных вод.

Сопутствующие конструкции дренажа применяют для защиты подземных коллекторов (рис. 5.9, г) и дорожных одежд (рис. 5.9, д). Дренажи выполняют одновременно со строительством защищаемых объектов, разрабатывая по внешним контурам сооружения канавки, в которые укладывают дренажные трубы небольшого диаметра с уклоном в сторону водоприемника.

Рнс. 5.9. Сопряжение дренажных коллекторов с конструкциями защищаемых сооружений:

1 — дренирующая засыпка мелкой фракции; 2 — то же. крупной; 3 — дрена; 4 — глинистый экран; 5 — местный грунт; б — гидроизоляционный ковер; 7 —• щель для сброса воды между смежными блоками сборных фундаментов; 8 — дорожная конструкция

Коллекторы сопутствующего дренажа иногда укладывают в общую траншею с коллекторами дождевой канализации, в ко. торые сбрасывают дренажные воды. Трубы этих двух систем укладывают рядом или дрены располагают над дождевым коллектором. Если глубина заложения дождевой сети позволяет разместить дрены на тех же отметках, то их прокладывают рядом, но на расстоянии по осям коллекторов не менее 0,9 м. Такое расстояние принимают исходя из условий размещения смотровых колодцев. Выпуски из дренажей в колодцы

дождевой сети устраивают на уровне верхней трети диаметра сети.

Когда глубина заложения дренажа меньше, чем дождевого коллектора, то дренаж располагают над ним. Тогда дренаж работает короткими участками с выпуском в каждый смотровой колодец дождевого коллектора без устройства этих колодцев на дренажной сети. Такие дренажные системы еще не нашли широкого применения, так как их конструкции нуждаются в дальнейшей доработке.

Вертикальные дренажи состоят из групп трубчатых колодцев, объединенных в единую систему с помощью водопроводящих устройств и насосной станции. В случае разбросанных на большой площади единичных колодцев их обслуживают отдельными глубинными насосными агрегатами.

Трубчатый колодец конструктивно решают в виде погруженной в водоносный слой вертикальной колонны, состоящей из глухой трубы и фильтра (рис. 5.10). Стенки колодца над фильтром закрепляют обсадными или «наставными» трубами. Под фильтром устраивают отстойник, служащий аккумулятором мелких частиц грунта.

Применяют различные конструкции трубчатых колодцев. Наиболее простой являются так называемые иглофильтры, обычно применяемые для временного понижения УГВ на период строительства. Они представляют собой металлическую трубу диаметром 45...60 мм с перфорацией в устье (рис. 5.11). Для предохранения от засорения ее перфорированную часть защищают фильтрационной сеткой. Иглофильтры погружают в грунт гидроспособом (см. гл. 15).

Для постоянного понижения уровня грунтовых вод на городских тер-

Колодец и фильтры

Рис. 5.10. Колодец и фильтры:

а — трубчатый холодец; б — песчано — гравийный; в — то же, корзикчагый; е то же. клеенный блочный: / — смотровой колодец; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — всасывающая труба; А — обсадная труба; 5 — фильтр; 6 — отстойник; 7 — корпус фильтра; в — песчано-гравийная обсыпка; 9 — пористый блок, склеенный из гравия; 10 — опорный фланец

риториях используют вертикальные колодцы сечением 0,2 м и более, являющиеся буровыми скважинами или шурфами с укрепленными стенками стволов. В них опускают колонку, состоящую из трубы и фильтра различной конструкции. Каркасы фильтров изготовляют из обыкновенной стали, но предпочтение отдают керамике, асбестоцементу, пластмассам, силикатам и другим материалам, не подверженным коррозии. В сетчатых фильтрах используют цветные металлы, а в каркасностержневых и проволочных даже нержавеющую сталь. Находят применение и фильтры из пористого бетона на основе клея БФ, а так же дренажные колодцы со сменяемыми внутренними фильтрами.

Водопроводящие системы могут иметь различную конструкцию: одиночные, с глухими коллекторами, вакуумные и эрлифтовые.

Различают два типа одиночных вертикальных дрен.

Поглощающие колодцы используют с целью отбора воды из верхнего водоносного горизонта и сброса ее в другие, нижележащие и обладающие хорошей поглощающей способностью. Происходит смешение вод двух пластов, воз-

Иглофильтр

Рис. 5.1.1. Иглофильтр: а положение шарового клапана при бурении; б — то же, при откачке; в — конструкция в сборе; 1 — надфнльтровая труба: 2 — соединигсльная муфта: « — уплотнительное стальное кольцо; 4 — фильтрационная сетка; 5 — наружная перфорированная труба; 6 — проволочная девятизахватная спираль; 7 — внутренняя труба. 8 кольцо; 9 — седло клапана; 10 — шаровой клапан; // — стопорный болт; 12 — наконечник можно их взаимное загрязнение, поэтому метод применяют, если воды нижнего горизонта не являются источниками водоснабжения. Поглощающие колодцы обеспечивают водопонижение без принудительной откачки Вода уходит в нижний горизонт под действием гравитационных сил. Однако по санитарным соображениям этот тип дренажных колодцев используют редко.

Одиночные колодцы, каждый из которых оборудован насосом для

принудительной откачки, широко применяют, когда объединение дрен водоотводным коллекторам нецелесообразно.

Глухие водоотводные коллекторы применяют в сочетании с вертикальными дренами, когда в верхнем слое водоносного пласта залегают грунты с низким коэффициентом фильтрации — суглинки, супеси или илы (рис. 5.12, а). В такой гидрогеологической ситуации горизонтальными дренами невозможно обеспечить эффективное понижение УГВ, если воду нужно забирать из нижних, хорошо водопроводящих грунтов. В некоторых случаях вертикальные дрены-осушители способны забирать воду са- моизливом в водоотводящие коллекторы. Объясняется это тем, что нижняя вода под действием гидростатического давления начинает уходить в эти дрены, ее место занимает верхняя, постепенно просачивающаяся из плохо дренируемых грунтов, а уровень воды в верхнем слое грунта падает. Устья вертикальных дрен выводят в смотровые колодцы глухого коллектора, смещая с оси лотка колодца. Устье трубы поднимают на 0,15 м выше уровня воды в нем.

Глухие коллекторы делают самотечными, воду транспортируют при неполном заполнении сечения. Для этого коллектору придают уклон в сторону насосной станции или водосброса. Описываемая система является как бы переходной от вертикальных к комбинированным дренажам. Обычно их устраивают для регулирования уровней подземных вод, имеющих амплитуду колебаний до 2 м, так как при больших колебаниях существенно ухудшаются условия работы системы.

Вакуумные системы используют, если необходимо объединить горизонтальными дренажами-собирателями группу глубоких колодцев-осушителей, понижающих уровень грунтовых вод на 6...7,5 м. В вакуумные объединяют системы двух видов.

В первой, сифонной, воду отсасывают из грунта и транспортируют по трубам, обеспечивая разность давления между динамическим уровнем воды в дренажном колодце и ее зеркалом в резервуаре (рис. 5.12, б).

Пьезометрический перепад создает вакуум на водозаборе, и за счет этого можно понизить уровень воды в грунте до 7,5 м. Однако для работы системы необходимо, чтобы она постоянно была наполнена водой, поэтому каждую дрену подключают к вакуумному насосу, как показано на схеме б. Роль этих насосов заключается не только в отсосе воздуха перед началом работы, но и периодическом его удалении. Коллекторы между скважинами укладывают с уклоном в сторону резервуара, что способствует концентрации воздуха у воздухоотводной трубы. После заполнения системы водой она работает самотеком, сливая дренажную воду в резервуар. При его наполнении срабатывает реле уровня и автоматически включаются насосы, транспортирующие жидкость к водосбросу.

Стабильность режима работы второй системы (рис. 5.12, в) обеспечи-

Схемы вертикального дренажа

Рис. 5.12. Схемы вертикального дренажа:

/ — насос; 2 — трубопровод; 3 — дренажный колодец; 4 —смотровой колодец: 5 — грунты с низким коэффициентом фильтрации; б —отвод к вакуумному насосу; 7 — приемная камера; 5 — нагнетательная труба; 9 — воздушный котел вается беспрерывной работой насоса, поскольку в ней нет промежуточного приемного резервуара. Регулирование системы поэтому затруднено. Кроме того, имеют место непроизводительные потери энергии, связанные с постоянной работой насосов.

Эрлифтные водопроводящие устройства работают от центральной компрессорной станции и обслуживают отдельные ветви дренажных колодцев, воздух в которые подается по магистральным воздуховодам. Выбрасываемая колодцами вода поступает в трубчатый коллектор и самотеком отводится к водоприемнику или к сооружениям централизованной перекачки.

Комбинированные дренажи состоят из самоизливающихся трубчатых колодцев и горизонтальной дрены. Трубчатые колодцы вертикального дренажа конструктивно решают подобно колодцам вертикальных дренажей. Дрену выполняют в виде железобетонной галереи (рис. 5.13), нижняя половина боковых стенок которой перфорирована круглыми или щелевидными отверстиями. Их окружают фильтрующей обсыпкой. По трассе горизонтальной дрены устраивают смотровые колодцы, размещая их над трубчатыми колодцами, что удобно в эксплуатации.

Условия применения различных конструкций дренажа в городском и

Комбинированный дренаж

Рис. 5.13. Комбинированный дренаж:

/ — насос; 2 — резервуар; 3 — горизонтальная дрена — коллектор; 4 — колодец; 5 — плотные грунты; 6 — водоупор; 7 — вертикальный колодец; 8 — фильтр; 9 — дренирующая обсыпка; 10 —

люк колодца промышленном строительстве даны в табл. 5.4. Здесь следует добавить, что при освоении территорий с оползневыми склонами в комплексе защитных мероприятий предусматривают специальные конструкции дренажей. Они, в частности, включают каптажные камеры, сквозные и забивные фильтры и восстающие скважины.

Каптажные камеры служат для улавливания родников, расположенных на склонах. Это водосборные колодцы, снабженные сливными трубами для организованного сброса дренажных вод. Сквозные фильтры представляют собой буровые скважины, проложенные из дренажной штольни и оборудованные фильтрами в месте пересечения водоносных пластов. Они дренируют вышележащие водоносные пласты, недоступные из-за своего расположения для забивных фильтров.

Забивные фильтры — буровые скважины диаметром 0,025...0,063 м, пройденные из дренажной штольни и снабженные дырчатым фильтром, забитым в кровлю или дно галереи там, где имеются напорные пласты, обеспечивающие самоизлив воды. Их используют для дренирования водоносного пласта, залегающего на небольшом расстоянии (до Юм) от дренажной штольни.

Восстающие скважины отличаются большим диаметром, чем забивные фильтры. Их погружают буровым способом на расстояние до 50 м, осуществляя дренирование удаленного от галереи водоносного пласта. Для дренирования грунтов с малым коэффициентом фильтрации ^ 1 м/сут) используют иглофильтры, их присоединяют к всасывающему коллектору установки.

Конструкции вспомогательных элементов дренажной сети следующие. Смотровые колодцы выполняют из сборных железобетонных или бетонных колец, но иногда выкладывают из кирпича. В них применяют лотковые сочленения дрен или на стыке делают отстойники для сбора взвешенных частиц, которые приспосабливают к периодической очистке. На прямых участках трассы устанавливают с определенным шагом линейные колодцы, в местах изменения ее направления — поворотные, а в местах соединения отдельных веток дренажа — узловые.

На трассах галерейных дренажей устанавливают колодцы значительно больших диаметров, чем на трубопроводах. Их выполняют по типу шахтных.

На выходе дренажных коллекторов в открытый водоем проектируют специальные оголовки-водосбросы. Их делают по типу оголовков на сетях ливневой канализации. Если водоприемниками служит такая канализация, то трассы присоединяют в узловом колодце.

При залегании дренажа ниже отметки воды в водоприемнике предусматривают непрерывную перекачку из специальных колодцев или периодическую — из колодцев-резервуаров. Их выполняют в железобетоне или бетоне, обычно круглыми в поперечном сечении.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >