Дренаж.

Почвенная влага является одним из главнейших источников образо­вания подземных вод. В воздушный бассейн города влага поступает путем непосредственного испарения из почвы, из местных водоемов и путем испарения влаги растительностью. Испарение воды из почвы про­исходит через капилляры почвы. Скорость и высота поднятия воды по капиллярам зависят от характеристики грунта. Древесная разитель­ность предохраняет верхние слои грунта от испарения. Хвойные насаждения обладают меньшей испарительной способностью, чем лист­венные, отличаясь тем, что в течение всего года почти равномерно отдают влагу.

Известный русский метеоролог Кеппен указывает, что вероятности осадков, т. е. процентное содержание дождливых дней по отношению к общему числу наблюденных дней, в лесных районах не менее ,36%, в степях вероятность осадков от 20 до 36%, а в пустынях — менее 20%.

Для установления мероприятий по благоустройству городов следует знать величину среднегодовых осадков для данной местности. Эти сведения позволяют правильно наметить мероприятия по осушению осваи­ваемой территории и по отводу поверхностных вод.

Населенные места в районах с высоким уровнем стояния грунтовых вод могут размещаться при условии понижения этого уровня путём устройства сети дренажей и водостоков. Кроме того, в градостроитель­ной практике имеет широкое применение способ сплошной подсыпки из­быточно увлажненной территории. Такое мероприятие особенно прием­лемо при расположении населенного пункта на берегу реки, озера и т. д., где обеспечивается возможность применения гидромеханических способов производства работ по намыву с одновременным улучшением состояния береговой полосы или фарватера водоема.

Отрицательные особенности избыточно увлажненных и заболочен­ных территорий с точки зрения планировки города сводятся к следу­ющим:

а) невозможность постройки крупных сооружений из-за слабой не­ сущей способности грунтов без проведения специальных мероприятий;

б) неблагоприятные санитарные условия для жизни городского на­ селения;

в)трудность устройства подвалов;

г)затруднения при прокладке подземных коммуникаций.

При строительстве больших городов даже в сравнительно благопри­ятных по своим природным условиям районах часто все же приходится осваивать участки заболоченные или с высоким стоянием грунтовых вод, поэтому вопрос о приведении их в пригодное для градостроитель­ства состояние приобретает важное значение.

Задача инженерной подготовки территории районов многоэтажной застройки должна заключаться в обеспечении такой нормы осушения, которая дала бы возможность создать нормальные строительно-эксплу­атационные условия для подвалов и подземных сетей.

Каждый случай осушения болота в целях приспособления террито­рии для нужд городского строительства в первую очередь требует зна­ния: цели осушения, рельефа, гидрогеологических условий осушаемой площади и, главное, условий возникновения и питания болота.

При строительстве бетонных и железобетонных сооружений на забо­лоченных участках при наличии агрессивных вод необходимо применять специальные сорта цемента.

Инженерная подготовка заторфованных территорий для целей застройки требует предварительного изучения состава и мощности слоя торфа, его возраста и характеристики минерального дна. Участки с торфом большой мощности (свыше 3 м), если они занимают сравни­тельно большие площади, следует исключать из застройки и отводить только под зеленые насаждения.

В случае невозможности исключения участков с большой (более 3 м) мощностью слоя торфа приходится прибегать к осушению всего торфяного слоя в пределах застраиваемой территории путем про­кладки закрытых дрен на отметках ниже дна залежи торфа, что связа­но обычно с большими затратами.

Следует учитывать, что при осушении торфяных залежей осадка их может достигнуть 30—40% мощности осушаемого слоя торфа.

При решении вопроса об осушении заторфованных территорий на берегах открытых водоемов необходимо сопоставить проектные отмет­ки поверхности в результате осадки торфа. С отметками максимальных горизонтов вод прилегающего водоема.

В тех случаях, когда работы по осушению болота могут быть нача­ты, задолго до застройки, их следует осуществлять постепенно. Откры­вая сеть канав, постепенно заглубляемых по мере осушения верхних слоев торфа, должна непрерывно поддерживаться в исправном со­стоянии.

По достижении дна залежей открытая сеть канав может быть заме­нена закрытой, и участок, будучи осушенным, может быть использо­ван для целей градостроительства.

Распространяется в настоящее время метод строительства дорог на торфяных территориях, путем устройства песчаных свай на всю глубину торфяной залежи. Этот метод в отличие от распространенного метода сплошного, так называемого «выторфовывания» отличается экономич­ностью и надежностью. Песчаные сваи в этом случае играют роль вер­тикальных дренажей.

Рациональным методом застройки и благоустройства на торфяных территориях является размещение зданий и дорог на железобетонных свайных ростверках, однако этот метод требует крупных затрат на под­готовительные работы для освоения участков.

При осушении болот, частично уже освоенных под застройку, над­лежит считаться с имеющимися сооружениями и принимать меры к их сохранению.

Мероприятия по освоению болот на территориях, предназначенных для зеленых насаждений и сельскохозяйственных угодий, заключаются, главным образом, в устройстве осушительных сетей и оградительных канав. Однако в этих случаях можно ограничиваться поверхностным осушением территории с помощью открытой сети канав глубиной до 1—2 м, если только особые условия эксплуатации территории не потребуют устройства закрытой водосточной сети. При этом должна быть совершенно исключена возможность возникновения очагов выплода малярийного комара.

. В этих целях в канавах должны быть предусмотрены скорости для бытовых и меженных расходов не ниже 0,5 м/сек, с обязательным обес­печением устойчивости откосов путем придания им необходимого зало­жения или устройством искусственных креплений, а также должны быть приняты меры к ликвидации прогреваемых солнцем мелководий. ; При наличии в пригородной зоне города болот, осушение которых технически затруднительно и в пределах расчетного периода экономи­чески не оправдано, должны также проводиться мероприятия по борь­бе с выплодом малярийного комара. В целях понижения уровня грунтовых вод применяются дренажные устройства различного типа в зависимости от гидрогеологических усло­вий территории и ее назначения.

Проектирование дренажей и устройство их вызываются общей сани­тарной необходимостью понижения уровня грунтовых вод, целями за­шиты подвальных этажей от затопления и обеспечения нормального произрастания зеленых насаждений в городе, а также сохранности до­рожных одежд на улицах.

Высокое стояние грунтовых вод в ряде случаев зависит от значи­тельной инфильтрации поверхностных вод и наличия на небольшой глубине от поверхности земли водоупорных грунтов.

Высокое стояние грунтовых вод может иметь место также при повышении уровня воды в реке после постройки плотины. Явление это на­зывается подтоплением территории.

Дренажные устройства могут быть открытые —в виде канав, кана­лов или лотков и закрытые трубчатые, состоящие из Дренирующей тру­бы или траншеи с заполнением их фильтрующим материалом, а также водоотводящей части из труб со смотровыми колодцами для эксплуа­тационного надзора.

О сновным типом дре­нажа на городской терри­тории является закрытый трубчатый дренаж. На рис. приводятся кон­струкции городского дре­нажа: а) на водоупоре и 6} так называемый «ви­сячий».

В каждом случае дре­нирования устанавливает­ся величина желаемого стояния уровня грунто­вых вод после ввода дре­нажа в эксплуатацию — так называемая «норма осушения».

Т ак, например, для партсовых территорий уро­вень грунтовых вод до­пустим, в зависимости от пород деревьев, в 1,0— 1,5 м от поверхности; для районов с застройкой зда­ниями, имеющими подва­лы — в пределах 3,5— 4,0 м для дорожного строительства—1,0—1,5 м.

В городах применяют следующие основные си­стемы дренажей: систе­матический, головной, береговой, кольцевой.

Систематический дренаж состоит из си­стемы труб (осушителей), которые расположены равномерно по осушаемой территории. Они предназ­начены для понижения

уровня грунтовых вод на участках между дренами. Осушители примы­кают к трубам-собирателям, которые транспортируют дренажные воды к главному магистральному коллектору. Из главного коллектора вода самотеком или путем перекачки сбрасывается в водоприемник. Ве­личина начального заглубления дрен зависит от принятой нормы осушения.

Главный дренаж состоит из осушителя-коллектора, распола­гаемого на верхней границе дренируемой территории, и служит для пе­рехвата грунтового потока, притекающего со стороны водораздела. Го­ловной дренаж особенно эффективен при расположении коллектора на таком расстоянии от водоупора, когда обеспечивается полное перехва­тывание грунтовых потоков.

Береговой дренаж служит для защиты территории от подтоп­ления при повышении уровня грунтовых вод, вследствие подъема уровня воды в реке.

Береговой дренаж перехватывает не только воды, подступающие со стороны водоема, но и грунтовый поток со стороны водораздела.

Кольцевой дренаж состоит из дрен, уложенных вдоль, контура защищаемого объекта или площадки.

Применение того или иного типа дренажа зависит от гидрогеологи­ческих условий, расположения напластований отдельных пород грунта, степени их водопроницаемости, а также от необходимого понижения уровня грунтовых вод.

В конструктивном отношении дренажи бывают горизонтальными, вертикальными и комбинированными.

Рис. Схема осушения, дренажами.

Горизонтальный дренаж состоит из дренажных труб, уло­женных ниже уровня грунтовых вод, с уклоном, обеспечивающим отвод дренируемых вод. Для предупреждения механического выноса частиц грунта (суффозия) дренажные трубы окружают песчано-гравелистым фильтром.

Вертикальный дренаж состоит из вертикальных трубчатых или шахтных колодцев, погруженных в водоносный слой. Воду из ко­лодцев откачивают насосами.

Комбинированный дренаж — сочетание горизонтального и вертикального; вертикальные трубчатые колодцы присоединяют к кол­лектору, уложенному с уклоном. Грунтовые воды из колодцев поступа­ют самоизливом в коллектор. При этом часть грунтовых вод может пе­рехватываться также горизонтальным коллектором.

Для осмотра закрытой дренажной сети устраиваются смотровые ко­лодцы на расстоянии 30—40 м один от другого и во всех местах присо­единения. Особенно важно, чтобы в местах присоединения дренажной сети к коллекторам водостоков не создавались заторы при работе во­достоков полным сечением.

Дренажную сеть всегда желательно трассировать нормально к на­правлению грунтового потока.

Следует учитывать, что здания и сооружения на сваях при после­дующем устройстве вблизи них дренажной сети могут давать допол­нительную и неравномерную осадку. Это особенно важно учитывать при осушении территории в существующих городах.

В практике градостроительства применяется также временный дренаж, работающий только в период строительства какого-либо соору­жения, причем для целей водопонижения чаще всего прибегают к вер­тикальному трубчатому дренажу с интенсивной откачкой грунтовых вод.

Так, например, получил большое распространение метод понижения грунтовых вод при помощи иглофильтров.

Этот способ понижения уровня грунтовых вод упрощает и удешевля­ет работы. Иглофильтр диаметром 38—50 мм, длиной 1,0—1,2 м с над-4?ильтровой трубой такого же диаметра заглубляется в грунт путем размыва грунта водой, нагнетаемой в иглофильтр под давлением 5—7 атм.

На рис. показана схема глубокой дренажной системы жилого района, расположенного по берегу реки в условиях плоского рельефа и высокого стояния грунтовых вод, связанного с уровнем воды в реке.

Этот дренаж имеет своим основным назначением поддерживать на дренируемой территории такой уровень грунтовых вод, при котором не могло бы происходить затопление подвальных помещений. В его систе­му включены две насосные станции, каждая из которых представляет собой цилиндрическое здание с машинным залом, резервуаром и необ­ходимым оборудованием и подземную железобетонную галерею общим протяжением более 4 км. В галерее в специальных железобетонных нишах размещены вертикальные колодцы-фильтры; они имеют внутрен­ний диаметр 160—220 мм и установлены на глубине в среднем 10—14 м. В галерее двумя параллельными линиями уложены также стальные си­фоны-трубопроводы диаметром 150—500 мм, к которым при помощи вса­сывающих труб присоединены в шахматном порядке колодцы-фильтры.

Для разработки проекта постоянного дренажа в городе необходимо располагать достаточно подробными геодезическими и гидрогеологиче­скими, материалами и картой гидроизогипс. Взятые из скважин и шур­фов пробы грунтовых вод должны быть подвергнуты анализу для уста­новления их химического состава; также должны быть исследованы в лабораториях пробы грунта.

Для проектирования дренажа необходимо знать происхождение и тип грунтовых вод, гидрогеологическую характеристику залегания грун­товых вод, отметки уровня грунтовых вод и их колебания, а также от­метки водоупора.

Наиболее наглядно эти данные изображаются на планах с показа­нием горизонталей поверхности грунтового потока (гидроизогипсы) и горизонталей кровли водоупора, а также с характерными разрезами, показывающими характер грунтов, уровень грунтовых вод и коэффи­циенты фильтрации.

Проектирование дренажа ведется в следующем порядке: первона­чально определяются основные требования к осушению территории (площадки), затем намечаются принципиальные схемы осушения для данных условий, которые и разрабатываются в одном или нескольких вариантах.

Трассы дренажей сети выбираются в зависимости' от гидрогеоло­гических условий, конфигурации дренируемого объекта, мощности грун­тового потока и возможных мест сброса дренажных вод.

Если отвод собранных вод в какой-либо водоприемник (городской или открытый водоток) невозможен ни самотеком, ни при помощи от­качки, то целесообразно собранные дренажные воды сбросить в ниже­лежащие, хорошо проницаемые грунты, если они отделены от верхнего проницаемого слоя водоупорным грунтом и не являются источником питания водопроводных устройств.

Такое устройство можно осуществить лишь с согласия санитарного надзора.

Для осушения отдельных пониженных мест городской территории необходимо одновременно с устройством дренажа упорядочить отвод поверхностных вод путем вертикальной планировки.

Дренажи должны закладываться ниже глубины промерзания грун­тов, характерной для данной местности.

Для дренажа применяются керамиковые, бетонные и асбоцементные трубы с минимальным диаметром — 125 мм.

Наиболее удобными в укладке являются асбоцементные трубы дли­ной 2 м, соединяющиеся при помощи муфт. Для приема воды в тру­бах делаются отверстия диаметром 8—12 мм. Укладка безраструбных керамиковых труб производится на специальных деревянных проклад­ках (стеллажах).

Дренирующая засыпка вокруг дрен состоит из двух- или трехслой­ного фильтра.

Крутизна депрессионной кривой, количество притекающей к дренажу воды, расстояние, на котором влияние дренажа не сказывается, зависят от фильтрационных свойств окружающего грунта и определяются специальным расчетом.