Конструктивные решения. При проектировании водоотлива из котлованов и траншей должны быть предусмотрены канавки и лотки для сбора и отвода к зумпфам (водосборникам) поступающих в

Водоотлив

При проектировании водоотлива из котлованов и траншей должны быть предусмотрены канавки и лотки для сбора и отвода к зумпфам (водосборникам) поступающих в выемки подземных и поверхностных вод с последующей их откачкой на поверхность (рис.1).

Рис.1. Схема открытого водоотлива

1 – водосборная канавка; 2 – зумпф; 3 – депрессионная поверхность; 4 – дренажная пригрузка на откосе; 5 – насосная установка

Применение водоотлива не имеет ограничений в зависимости от вида грунтов (и их фильтрационных свойств). В проекте необходимо предусматривать мероприятия (пригрузки откосов и т.п.), исключающие нарушение природной структуры, разуплотнение и оплывание грунтов. При разработке грунтов методами гидромеханизации организация водоотлива становится более простой, т.к. откачка подземных вод обычно совмещается с удалением пульпы, а в забое допускается разрыхление грунтов фильтрующейся водой. Эффективность применения водоотлива обусловливается высоким КПД насосного оборудования, минимальным, по сравнению с другими способами водопонижения, объемом откачиваемой воды и возможностью выполнения работ без привлечения специализированной строительной организации.

Дренаж

В практике строительства, а также для защиты сооружений находят применение следующие виды дренажей: траншейные, закрытые беструбчатые, трубчатые, галерейные, пластовые. Поступающие в них подземные воды самотеком направляются к водоотводящим коллекторам, сбросным линиям или к водосборникам насосных станций (рис.2).

Траншейные дренажи (открытые траншеи и канавы) можно применять для осушения массивов грунта на различных территориях. Такие дренажи являются эффективным средством водопонижения, но применимы лишь в относительно устойчивых грунтах, занимают значительные площади, осложняют устройство транспортных и других коммуникаций и требуют существенных эксплуатационных затрат для поддержания их в рабочем состоянии.

Закрытый беструбчатый дренаж (рис.3) представляет собой траншею, заполненную фильтрующим материалом от дна до уровня подземных вод. В качестве фильтрующего материала используется гравий, щебень, камень и др. Закрытый беструбчатый дренаж целесообразно предусматривать в основном для сравнительно недолговременной эксплуатации, например на оползневом склоне в период осуществления мероприятий, необходимых для его стабилизации; на уровне дна котлована в период возведения в нем сооружения и т.п.

Рис.2. Дренажная насосная станция Рис.3. Беструбчатые дренажи

1 – воздуховод; 2 – грузовой люк; 3 – смотровой люк; а – каменно-щебеночный; б – хворостяной;

4 – переходная площадка; 5 – напорный трубопровод; 6 – 1 – дерн корнями вниз; 2 – уплотненная глина;

машинное отделение; 7 – насосный агрегат; 8 – приемный 3 – дерн корнями вверх; 4 – местный песчаный

резервуар; 9 – датчики уровней; 10 – подводящий коллектор; грунт; 5 – щебень; 6 – каменная кладка; 7 –

11 – шкаф электропитания; 12 – вытяжной вентилятор; глинобетонная подушка; 8 – засыпка местным

13 – станция управления насосами; 14 – герметичный люк; грунтом; 9 – хворост

15 – приямок для сбора воды

Трубчатый дренаж – дырчатая труба с обсыпкой песчано-гравийным материалом или с фильтровым покрытием из волокнистого материала (рис.4 и 5). Для трубчатых дренажей используются керамические (табл.1), асбестоцементные, бетонные и чугунные трубы, трубофильтры из пористого бетона (ВСН 13-77 МэиЭ СССР) и трубы железобетонные диаметром 400 мм (ГОСТ 6482.0-79). В мелиоративном строительстве применяются керамические дренажные трубы диаметром 100-250 мм (ГОСТ 8411-74).

Рис.4. Трубчатый дренаж совершенного типа

а – с песчано-гравийной обсыпкой в траншее с откосами; б – с песчано-гравийной обсыпкой в траншее с вертикальными стенками; в – с фильтровым покрытием из минеральных волокнистых материалов; 1 – обратная засыпка местным песчаным грунтом; 2 – песок средней крупности; 3 – щебень; 4 – водоупор; 5 – труба; 6 – щебень, втрамбованный в грунт; 7 – минеральный волокнистый материал; 8 – хомуты из жгутов стекловолокна или шпагата

Рис.5. Трубчатый дренаж несовершенного типа

1 – местный песчаный грунт; 2 – песок средней крупности; 3 – труба; 4 – щебень или гравий

ТАБЛИЦА 1. ТРУБЫ КЕРАМИЧЕСКИЕ КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ

(ГОСТ 286-82)

П р и м е ч а н и я: 1. Все размеры труб номинальные.

2. Трубы имеют длину 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 и 1500 мм.

3. Длина нарезки ствола 60 мм.

4. Глубина раструба 60 мм.

Для приема подземных вод в асбестоцементных и чугунных трубах устраиваются круглые или щелевые отверстия (рис.6, а, б, в), в бетонных и железобетонных – круглые (рис.6, в). В керамические канализационные трубы подземные воды поступают через неполностью заделанные зазоры в стыках (рис.6, г), в трубофильтры – через поры в материале их стенок. Материал труб выбирается в зависимости от глубины заложения дрены и агрессивности среды. В агрессивной среде применяются керамические и чигунные трубы. При неагрессивной среде могут применяться трубы из любого указанного выше материала с учетом глубины заложения дрены (табл.2).

Рис.6. Водоприемные отверстия в дренажных трубах

а – в верхней части асбестоцементных и чугунных труб; б – в боковой части асбестоцементных труб; в – в бетонных и железобетонных трубах; г – в виде зазоров в стыках керамических и чугунных труб; 1 – муфта; 2 – резиновое кольцо; 3 – труба; 4 – отверстия; 5 – просмоленная пакля; 6 – асфальтовая мастика или жирная глина

ТАБЛИЦА 2. МАКСИМАЛЬНАЯ ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ДРЕНАЖНЫХ ТРУБ

Минимальные уклоны дренажных труб принимаются в зависимости от их диаметра: 0,005 для диаметра до 150 мм и 0,003 для диаметра от 200 мм и выше.

Фильтровые покрытия применяются двух видов: нетканые волокнистые материалы (маты, плиты, войлок) – толщиной в несжатом состоянии 10 см; сетки и ткани из синтетических материалов ВВГ, ВВТ и ВВК – в четыре слоя, типа ВПМ – в два слоя, типов ССТЭ-6 и СС-1 – в один слой. При использовании этих покрытий следует устраивать обсыпку песчаного грунта, более проницаемого, чем осушаемый.

Смотровые колодцы (ГОСТ 8020-80 или Типовые конструкции и детали зданий и сооружений, серия 3.900-3, вып.7, ч.1 и 2) располагаются на всех поворотах, перепадах, а также на прямолинейных участках трассы с шагом не более 50 м.

Рис.7. Дренажные галереи

а – обделка из бетона и монолитного железобетона; б – обделка из отдельных блоков; в – обделка из сборных железобетонных элементов; 1 – обделка; 2 – дренажная засыпка; 3 – отверстия для выпуска воды; 4 – водоотводный бетонный лоток

При устройстве дренажных галерей открытым способом фильтрующая обсыпка подбирается и укладывается так же, как и при трубчатом дренаже. При устройстве дренажной галереи подземным способом в прочных скальных породах она должна выполняться, как правило, без крепления. При необходимости крепления пространство за ним должно быть плотно заполнено фильтрующим материалом и не зацементировано. Для приема воды в обделке галереи устраиваются отверстия различной формы, которые должны иметь достаточную общую площадь. Обделку (крепь выработки) дренажной галереи можно проектировать из пористого бетона, из бетона или железобетона с отверстиями (см.рис.7, а), из отдельных блоков (см.рис.7, б), из сборного железобетона (см.рис.7, в), из дерева и каменной кладки. Угол дренажных галерей целесообразно принимать не менее 0,003 в сторону выпуска (портала штольни, шахты). В галерее должны быть устроены бетонный лоток или водоотводная канавка.

Пластовый дренаж представляет собой развитый по площади слой фильтрующего материала, укладываемого в основании сооружения (рис.8, а), а также на откосах котлованов, карьеров (рис.8, б) и водоемов, на природных склонах и в основании грунтовых отвалов при необходимости ускорения их консолидации. Вода из пластового дренажа отводится по трубчатым и беструбчатым дренам, лоткам и канавам.

Рис.8. Пластовые дренажи

а – под заглубленным сооружением; б – на откосе; 1 – уровень подземных вод; 2 – защищаемое заглубленное сооружение; 3 – пристенный дренаж; 4 – песчаный слой; 5 – защитное покрытие щебеночного слоя; 6 – песчано-гравийный или щебеночный слой; 7 – труба; 8 – щебеночная обсыпка

Под сооружениями пластовый дренаж выполняется однослойным или двухслойным. Однослойный дренаж из щебня или из гравия укладывают на скальные или полускальные трещиноватые грунты. В пылеватых мелких песках и глинистых грунтах пластовый дренаж устраивают двухслойным. Нижний слой дренажной отсыпки выполняется из песка средней крупности с минимальной толщиной слоя 100 мм; верхний – из щебня или из гравия минимальной толщиной 150 мм. Крупность щебня или гравия рекомендуется принимать 3–20 мм при коэффициенте неоднородности материала не более 5. Содержание глинистых и пылеватых частиц в щебне не должно быть более 3%. Водораздел дна котлована, имеющего уклон в сторону трубчатой дрены, должен находиться от нее не далее 30 м.

В конструкцию пластового дренажа заглубленных сооружений входит пристенный дренаж, который представляет собой вертикальный слой из проницаемого материала, сопрягающийся с пластовым дренажем. Пристенный дренаж устраивается с наружной стороны заглубленного сооружения и выводится на отметку, превышающую максимальный уровень подземных вод не менее чем на 0,3 м.

На откосах пластовый дренаж следует проектировать однослойным. В качестве фильтрующих материалов в зависимости от гранулометрического состава водоносных грунтов применяется средний и крупный песок или песчано-гравийные смеси с коэффициентом неоднородности D₅₀/D₁₀ ≤ 20.

При устройстве дренажа грунтовых отвалов слой фильтрующего материала укладывается по всей площади их основания, перекрывая сеть систематически расположенных каналов, заполненных фильтрующим материалом. Площадь поперечного сечения этих канав должна быть не менее 0,1 м². Из них вода отводится в открытую канаву, пройденную вдоль фронта отвала.