Get Adobe Flash player

Дренажи и их системы

Согласно обще санитарным требованиям, глубина залегания грунтовых вод в условиях промышленной и городской застройкой должна быть не менее 1,5 м от поверхности земли. Исходя же из требований защиты от подтопления грунтовыми водами фундаментов и подвалов зданий, туннелей, подземных галерей, и т. п., – не менее 0,5 м ниже их подошв. Для городов с многоэтажной застройкой и крупных промышленных предприятий эта глубина соответствует 3–3,5 м; для небольших городов и поселков (при отсутствии в зданиях подвалов и глубоких фундаментов) – 1,5 м от поверхности земли.

Осушение той или иной территории достигается при помощи искусственного понижения уровня подземных вод. Понижение может осуществляться либо непрерывно в течение длительного времени, либо иметь кратковременный характер (например, осуществляться только во время производства строительных работ). В первом случае оно достигается при помощи дренажных сооружений, во втором – при помощи средств строительного водопонижения (подробнее смотрите статьи в разделе строительное водопонижение).

Дренаж – система труб (дрен), скважин и других устройств в грунте или в массиве сооружения для сбора и отвода грунтовых и почвенных вод с целью понижения уровня грунтовых вод, осушения почвы, отвода грунтовых вод от сооружения, осушения массива сооружения. Дренаж применяется для осушения территории и оздоровления местности, осушения и упрочнения оснований сооружений, дорог, аэродромов, для снижения давления воды на сооружение, уменьшения зоны насыщения массива сооружения и т. д.

В зависимости от применяемых устройств для захвата дренажных вод выделяются горизонтальный, вертикальный, комбинированный и пластовый (площадной) дренажи.

Горизонтальный дренаж может быть представлен дренами открытого и закрытого типов. Горизонтальные дрены открытого типа – канавы и лотки.

К горизонтальным дренам закрытого типа относятся:

-       кротовые, траншейные со сплошным фильтрующим заполнением их поперечного сечения (хворостом, фашинами, жердями, щебнем, камнем);

-       трубчатые (гончарные, керамиковые, бетонные, железобетонные, асбоцементные и деревянные трубы);

-       галереи и штольни.

Вертикальный дренаж представляет собой группу связанных между собой водоотводными устройствами трубчатых колодцев (скважин), используемых для откачки. При благоприятных гидрогеологических условиях, т. е. при наличии хорошо водопоглощающих пород, иногда применяются дренажно-поглощающие трубчатые колодцы. В зависимости от характера дренируемых пород дренажные и дренажно-поглощающие трубчатые колодцы снабжаются фильтрами (дырчатыми, щелистыми, проволочными, каркасно-стержневыми, сетчатыми, гравийными, блочными).

В качестве водоотводных устройств используются:

а)      самотечные каналы или глухие коллекторы-галереи, принимающие воду из самоизливающих трубчатых колодцев;

б)      всасывающие трубопроводы, непосредственно подключаемые к насосу, или сифоны, соединенные с приемными резервуарами насосной станции и снабженные вакуум-насосами;

в)      эрлифтные системы, работающие от центральной компрессорной станции, обслуживающей отдельные ветви трубчатых колодцев, расположенные в обе стороны от нее.

В дренажно-поглощающих колодцах вода отводится непосредственно по стволу колодца.

Различают горизонтальные и вертикальные дренажи совершенного и несовершенного типов. Дрены совершенного типа полностью прорезают осушаемый водоносный пласт и своим основанием (забоем) доходят до водоупора; дрены несовершенного типа лишь частично прорезают водоносную толщу.

Схематически горизонтальный и вертикальный дренажи изображены на рис.1

Рис. 1. Схема горизонтального (а) и вертикального дренажей

1 – контур сооружения; 4 – непониженный уровень грунтовых вод; 5 – пониженный уровень грунтовых вод; 6 – горизонтальне дрени; 7 - вертикальные дрены

 

Комбинированный дренаж представляет собой сочетание горизонтальной дрены с рядом вертикальных дрен. Идея комбинированного дренажа заключается в использовании трубчатых колодцев для самоизлива дренируемых вод в горизонтальную дрену.

При комбинированном дренаже устья трубчатых колодцев обязательно располагаются ниже общего непониженного уровня подземных вод, так что каждый из них работает как самоизливающий.

Пластовый дренаж (площадной) применяется для защиты отдельных сооружений и коммуникаций от подтопления подземными водами при повышении их уровня; он осуществляется одновременно с проведением работ по строительству самих защищаемых сооружений. Идея пластового дренажа состоит в том, что защищаемое сооружение в подземной своей части как бы обволакивается фильтрующей рубашкой, которая принимает дренируемые воды и отводит их в водоприемник. Эта рубашка, состоящая из крупного фильтрующего материала, предохраняет защищаемые конструкции не только от гравитационной воды, но и от капиллярной. Пластовый дренаж применяется в слабопроницаемых грунтах, когда обычные дренажи линейного типа не дают необходимого водозащитного эффекта.

Конструкции пластовых дренажей весьма разнообразны (рис. 2).

Рис. 2. Дренажи пластового типа

а) дренаж под зданием; б) дренаж подземной галереи

 

На рис. 2а показана конструкция дренажа, предназначаемого для подвала здания, а на рис. 26 – для подземной галереи. По открытию котлована под эти сооружения в их основании, в зависимости от характера подстилающего грунта, укладывается дренирующий слой из крупнозернистого песка или гравия. Подобные же дренирующие слои укладываются и за стенками сооружения. По внутренним контурам сооружения в подстилающем грунте укладываются дренажные трубы с уклоном, направленням в сторону водоприемника, из которого производится откачка.

В зависимости от расположения дренажных сооружений по отношению к осушаемой территории и источникам поступления подземных вод различаются систематический, головной, кольцевой (контурный) и береговой дренажи.

Систематический дренаж обычно представляет собой систему горизонтальных дрен-осушителей, расположенных паралельно друг другу (рис. 3). Система осушителей примыкает к дренам-собирателям или непосредственно к магистральному коллектору, отводящему дренажные воды в водоприемник.

Рис. 3. Систематический дренаж вертикального типа (а – план, б – разрез)

1 – дренажный колектор, 2 – вертикальне дрены; АВ – непониженный уровень подземных вод; CD – пониженный уровень подземных вод

 

Систематический дренаж горизонтального типа применяется:

а)      при питании осушаемого водоносного пласта за счет инфильтрации атмосферных осадков или хозяйственно-промышленных вод;

б)      при сравнительно неглубоком залегании зеркала подземных вод от поверхности земли и при относительно небольшой мощности осушаемого водоносного пласта;

в)      при необходимости осуществления на осушаемой территории небольшого понижения уровня подземных вод.

Иногда систематические дренажи представляют собой группу трубчатых колодцев, более или менее равномерно расположенных по осушаемой территории и объединенных в единую систему водоотводными устройствами (рис. 3).

Головной, или нагорный, дренаж применяется при питании «сбоку» и обычно состоит из горизонтальной дрены. Ее закладывают по верхней по отношению к потоку подземных вод границе осушаемой территории, в целях полного или частичного перехвата этих вод (рис. 4).

Рис. 4. Головной дренаж

а – план, б – разрез по головному дренажу горизонтального типа, в – разрез по головному дренажу вертикального типа, г – разрез по головному дренажу комбинированного типа.

1 – головная дрена; 2 – сбросная линия; смотровой колодец; АВ – непониженный уровень подземных вод; ABC – пониженный уровень подземных вод

 

Подобный дренаж особенно эффективен, когда водоупорное ложе залегает неглубоко от поверхности земли, поскольку при этих условиях заглубление дрены до водоупора обеспечивает полный перехват потока подземных вод. Применение головного горизонтального дренажа вполне себя оправдывает и при относительно глубоком залегании водоупора в случае однородности водоносных пород.

В некоторых случаях (при неоднородной по водопроницаемости и достаточно мощной толще водоносных пород) в качестве головного могут быть применены вертикальный (рис. 4в) или комбинированный (рис. 4г) дренажи.

Вертикальный головной дренаж представляет собой ряд трубчатых колодцев, из которых производится откачка воды, так называемые «дренажные завесы» (рис. 5). Колодцы располагаются на сравнительно небольших расстояниях друг от друга (обычно в пределах от 10 до 50 м).

Рис. 5. Дренажная завеса (разрез)

АВ – непониженный уровень подземных вод; CD – пониженный уровень подземных вод

 

Применение вертикального дренажа целесообразно в тех случаях, когда относительно мощная осушаемая толща представлена слабопроницаемыми грунтами, подстилаемыми хорошо водопроницаемыми породами.

В тех случаях, когда осушаемый водоносный пласт является весьма водообильным и значительным по мощности, а заложение горизонтальной дрены не может обеспечить необходимого понижения уровня подземных вод, целесообразно в дополнение к горизонтальной дрене устраивать ряд вертикальных дрен (трубчатых колодцев), т. е. переходить на комбинированный тип дренажа.

Кольцевой (контурный) дренаж применяется для защиты от подтопления отдельных подземных сооружений (рис. 6) или участков, на которых располагается группа таких сооружений. В этой системе наиболее часто устраиваются дренажи горизонтального типа, состоящие обычно из трубчатых дрен, расположенных по контурам защищаемого участка и обычно имеющих в плане прямоугольную форму.

Рис. 6. Кольцевой дренаж

а – план и разрез кольцевого дренажа горизонтального типа, б – план и разрез кольцевого дренажа вертикального типа.

1 – дрены; 2 – сбросная линия; АВ – непониженный уровень подземных вод; ACDB – пониженный уровень подземных вод

 

В ряде случаев по условиям застройки и расположения подземного хозяйства может оказаться более целесообразным применение вертикального кольцевого дренажа, особенно при необходимости понизить уровень подземных вод на значительную глубину.

В случае двухслойного строения водоносной толщи, при котором нижние слои являются более проницаемыми, применяются также кольцевые дренажи комбинированного типа.

Принцип работы береговых дренажей довольно сходен с принципом работы головных дренажей. Различие заключается в том, что головные дренажи предназначаются исключительно для перехвата подземных вод, поступающих на защищаемую территорию со стороны водораздела. Береговые же дренажи перехватывают, кроме того, и воды, фильтрующиеся со стороны реки или водохранилища (рис. 7).

Рис.7. Береговые дренажи

а – план и разрез берегового дренажа горизонтального типа, б – план и разрез берегового дренажа вертикального типа; в – план и разрез берегового дренажа комбинированного типа.

1 – трасса береговой дрены; 2 – станция перекачки; 3 – горизонтальная дрена; 4 – трубчатый колодец. БГ – бытовой горизонт в реке; АВ – непониженный уровень подземных вод; CDB – пониженный уровень подземных вод

 

Устройство любого типа дренажа требует профессионального подхода, так как нужно знать и учитывать гидрогеологические условия дренируемой территории, которые являются основой для проектирования всей дренажной системы. Но, помимо этого понадобятся и знания о специальных материалах, которые нужно использовать в той или иной ситуации.

Sokol © 2013. All Rights Reserved.