Конструкции дренажа
Для дренажа использовались различные материалы (рис.2.4.4) и в зависимости от этого его называют гончарным; пластмассовым; деревянным трубчатым; жердяным; фашинным; каменным. Устраивают также кротовый и щелевой дренаж, не требующий строительных материалов. Наибольшее распространение получил гончарный и пластмассовый дренаж.
Рис.2.4.4. Виды дренажа: а - гончарный; б – жердяной; в – фашинный; г – деревянный трубчатый; д – каменный; е - кротовый
Трубки из гончарного дренажа изготавливают из хорошо обожженной глины. По ГОСТ 8411-74 внутренний диаметр трубок 50; 75; 100; 125; 150; 175; 200 и 250 мм при длине трубки 333 мм. дренажные трубки укладывают в траншею, вода поступает через зазоры между трубками. Зазоры для предотвращения заиления обкладывают фильтрующим материалом – стеклотканью, мхом, инертными и рулонными защитно-фильтрующими материалами и пр. Прокладку дренажа выполняют специальными многоковшовыми экскаваторами (ЭТЦ-202; ЭТЦ-171) или обычными.
Пластмассовый дренаж – трубки, изготавливаемые из полихлорвинила или полиэтилена диаметром 42÷125 мм длиной от нескольких десятков до сотен метров. Для поступления воды вдоль трубок делается несколько рядов перфораций. Для предотвращения заиления трубки покрывают защитно-фильтрующими материалами. Пластмассовый дренаж прокладывают траншейным или бестраншейным способом. Траншеи роют многоковшовыми экскаваторами, при бестраншейном способе применяют дреноукладчики типа ДПБН-1,8, навешиваемый на трактор, формируют узкую щелевидную траншею, на дно которой укладывают трубку, подаваемую с барабана. При укладке трубка обматывается лентой из рулонного защитно-фильтрующего материала. Срок службы гончарного и пластмассового дренажа более 50 лет.
Дренаж из деревянных труб изготавливают из досок твердолиственных или хвойных пород. Трубы сбивают из досок разной длины (3÷4 м), что обеспечивает соединение стыков вразбежку. Для поступления воды в трубу помещают прокладки под верхнюю доску. Срок службы дренажа в минеральных грунтах составляет 12÷15 лет, в торфяных – 50 лет.
При устройстве жердяного дренажа на дно траншей вдоль откосов укладывают по одной жерди толщиной 8-10 см, на которые укладывают поперечные прокладки со сплошным настилом наверху. Применяют такой дренаж на торфяных почвах. Срок службы – до 20 лет.
Фашинный дренаж выполняется из хвороста толщиной 15-30 см. Дренаж такой конструкции применяют при осушении отдельных понижений небольшой длины.
Каменный дренаж получают путем заполнения траншей камнем с неплотной укладкой. Его применяют редко из-за высокой стоимости материала.
Кротовый дренаж устраивают путем прокладки в грунте на глубине 40-70 см полостей, напоминающих кротовые ходы. Разновидность – щелевой дренаж, когда вместо круглой делают щелевидную полость. Для прокладки кротовых дрен используют дренажную машину ДКТ-100 со специальным ножом, нарезающим вертикальную щель требуемой глубины. Такой дренаж применяют на торфяных или тяжелых суглинистых грунтах. Срок действия кротовых дрен – 3-4 года.
Закрытые собиратели могут быть беструбчатыми, с заполнением траншей дренирующим материалом или трубчатыми, состоящими из дренажной трубы, уложенной на подготовленное основание и снабженной фильтрующей обсыпкой (рис. 2.4.5).
Рис. 2.4.5. Схема конструкции трубчатого дренажа а) дрена несовершенного типа; б) совершенного типа
1 – естественный УГВ; 2 – обратная засыпка местным грунтом; 3 – песок с коэффициентом фильтрации на менее 5 м/сут; 4 – песок крупнозернистый; 5 – гравий крупностью 3-10 мм; 6 – труба; 7 – гравий или щебень, втрамбованный в грунт; l – расстояние от защищаемого объекта (см).
Обсыпку делают многослойной, используя песчано-гравийную смесь, керамзит, шлак, полимерные и другие материалы, удовлетворяющие требованиям прочности и морозоустойчивости. Для внутреннего слоя, прилегающего к трубе, применяют материалы относительно крупной фракции - сортированный гравий или щебень, а для наружных слоев, контактирующих с грунтами, - мелкой. При этом последовательно увеличивают крупность материалов по мере приближения слоев к трубе, т.е. устраивают обсыпку по типу обратного фильтра. Фильтрующая обсыпка одновременно с водозахватывающей функцией несет и водозащитную, предотвращая суффозию и заиливание дренажного коллектора частицами осушаемого грунта. Поэтому состав и количество ее слоев определяют условиями устойчивости против суффозии и кольматажа и устанавливают расчетом параллельно с подбором размера водоприемных отверстий. Конструктивные формы фильтрующих обсыпок и их размеры зависят от гидрогеологических условий испособа разработки траншей, в которые укладывают дрены.
Для несовершенного дренажа обсыпку устраивают со всех сторон, учитывая направление поступления воды (рис. 2.4.5,а) и характер осушаемых грунтов.Для совершенного дренажа, где нет поступления воды снизу, обсыпку делают незамкнутой (рис. 2.4.5,б), перекрывая водоупор слоем песка 5÷10 см и укрепив дно траншеи втрамбованным в грунт щебнем. Конфигурация обсыпки в поперечном сечении может быть прямоугольной (ее выполняют в опалубке) или иметь форму трапеции с устойчивыми откосами (ее отсыпают без опалубки). Представленные выше схемы отражают основные нормируемые параметры элементов конструкции дренажа, которые необходимо установить в процессе проектирования.
В настоящее время используют конструкции фильтров, сочетая песчано-гравийные материалы с геотекстилем, позволяющим предотвратить заиление дренажных труб и обеспечить их эффективную работу. Такие геосинтетические материалы обладают универсальными фильтрующими свойствами и обеспечивают их даже под давлением. Они не подвержены гниению, устойчивы в агрессивных средах, а также по отношению к насекомым, грызунам и бактериям.
Дренажные трубы могут быть с перфорацией или иметь стенки из пористого бетона или полимербетона, тогда их называют трубофильтрами и укладывают на однослойную песчаную обсыпку. Для дренажа используют керамические, асбестоцементные, бетонные или поливинилхлоридные трубы. В агрессивных по отношению к бетону грунтах и воде применяют только керамические или поливинилхлоридные трубы. Минимальные размеры труб принимают конструктивно, обычно 150 - 200 мм. Исключение составляют трубофильтры, наименьший диаметр которых 100 мм, а также отводящие дрены сопутствующего дорожного дренажа, диаметр которых 80 мм.
Галерейные дрены – это дрены, имеющие значительные размеры, позволяющие продвижение по ним человеку (рис.2.4.6) Галерею высотой 1,6÷1,8 м называют галереей проходного сечения, а 0,9÷1,2 м – полупроходного сечения. В городских условиях галерейные дрены применяют редко, в основном в ответственных случаях, когда требуется тщательный надзор за работой дренажа (обычно это дренаж с большой глубиной заложения).
Рис.2.4.6. Железобетонные галереи овоидальной формы (размеры в см)
1 – гравий; 2 – щебень; 3 – дощатое основание; 4 – железобетонная труба; r – радиус свода галереи.
Конструкции пластовых дренажей разнообразны в зависимости от очертания сооружений, глубины заложения фундаментов и характера дренируемых грунтов.
При защите подвалов зданий устраивают площадной пластовый дренаж в виде фильтрующих слоев, отсыпаемых по дну котлована (рис. 2.4.7). Их состав и параметры (количество и толщину) назначают в зависимости от ширины защищаемого сооружения, характера подстилающих грунтов и величины притока подземных вод. Эти параметры рассчитывают, определяя водопропускную способность слоев постели пластового дренажа.
Рис. 2.4.7. Схема конструкции пластового площадного дренажа
1 - гидроизоляция; 2 - местный грунт; 3 - крупнозернистый песок; 4 - гравий или щебень; 5 - труба; 6 - пластовый дренаж; 7 - перепускная труба, наполненная щебнем или гравием
Рис. 2.4.8. Схема конструкции пластового дренажа с геотекстилем(а) и с песчано-гравийным
фильтром (б)
1 - пол подвала; 2 - гравий или щебень; 3 - труба поперечной дрены; 4 - крупнозернистый песок; 5 - местный грунт; 6 - геотекстиль«Тайпар»
Фильтрующие слои отсыпаются не только под полом, но и за наружными стенами сооружения, что позволяет отвести воду, а при необходимости и перехватить боковой приток подземных вод. При большой площади помещения необходимо проложить дополнительные дрены пластовые или трубчатые в поперечном направлении под полом. Трубчатые дрены небольшого диаметра, снабженные обратным фильтром, размещают в неглубоких канавках, а пластовые устраивают в виде одноленточных закрытых дренажей. Их конструкцию и размещение определяют тип и конструкция фундамента, а также гидрогеологические условия строительной площадки. Выпуск воды из внутреннего контура производят за счет уклона поперечных дрен через трубу, заполненную гравием (Рис. 2.4.7), или непосредственно через фильтрующие обсыпки, если фундамент устроен из отдельных колонн. Приемниками дренажных вод служат кольцевые или пристенные дренажи, которые, как правило, сочетают с пластовым и прокладывают по наружной стороне здания.
Фильтрующие слои пластового дренажа могут сочетать в конструкции использование геосинтетических материалов и гравийного (щебеночного) слоя. Геотекстиль обеспечивает не только необходимые фильтрационные свойства, но и защищает гравийный слой и трубу от засорения (рис. 2.4.8,а), также могут быть выполнены из песчано-гравийной смеси (рис. 2.4.8, б).
В основании мощных фундаментных плит пластовый дренаж устраивается из хорошо проницаемых инертных материалов (песок, щебень) с защитой от кольматажа высокопрочным геотекстилем. Заслуживают внимания современные рулонные материалы гофрированной структуры с различными по размерам округлыми выступами. Такой профиль может гарантировать пропуск воды до 10 л/с на пог. м. Отвод воды из пластового дренажа под фундаментной плитой обеспечивают традиционным способом, заводя геотекстиль за наружный контур здания.
Пластовые дренажи применяют также для защиты подземных коллекторов (рис. 2.4.9) и дорожных одежд. Также дренажные конструкции называют сопутствующими. Их выполняют одновременно со строительством защищаемых объектов, разрабатывая канавки, в которые укладывают дренажные трубы небольшого диаметра с уклоном в сторону водоприемника.
Профилактический дренаж подземных коллекторов, закладываемых в глинистых и суглинистых грунтах при отсутствии наблюденных подземных вод, можно устраивать в виде пластового одноленточного без продольного сопровождающего трубчатого дренажа.
Рис. 2.4.9. Схема сопутствующего пластового дренажа для защиты подземных коллекторов
1 - подземный коллектор; 2 - местный грунт; 3 - крупнозернистый песок; 4 - фильтрующие обсыпки; 5 - труба; 6 - фильтрующие слои
Это допустимо на верховых участках каналов длиной не более 50 -100 м в зависимости от расчетного количества фильтрующих слоев дренажа. На остальном протяжении профилактический дренаж проектируют с продольной трубчатой дреной. Коллекторы сопутствующего дренажа, уложенные в одну траншею с водостоком, размещают в зависимости от глубины их заложения рядом или выше водостока. В последнем случае дренаж работает короткими участками с выпуском в каждый смотровой колодец дождевого коллектора без устройства этих колодцев на дренажной сети.