Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ДРЕНАЖА ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к дренажным устройствам и может быть использовано для защиты низконапорных земляных плотин и дамб обвалования от возможных фильтрационных деформаций грунтов тела и оснований сооружений.

Известно комбинированное дренажное устройство, содержащее банкетный и наслонный дренажи, выполненные из песчано-гравелистых и каменных материалов [1]. Основными недостатками данного технического решения являются потребность большого количества каменного и песчано-гравелистого материала и сложность производства работ по укладке обратных фильтров.

Наиболее близким техническим решением является «Способ возведения комбинированного дренажа биопозитивной конструкции», который содержит банкетный и наслонный дренажи [2]. Наслонный и банкетный дренажи выполнены из гибких и габионных тюфяков, связанных между собой и прикрепленных к анкерным устройствам, заложенным выше наслонного дренажа в низовом откосе. Гибкие и габионные тюфяки выполнены из плотных рядов легких фашин, перфорированных труб и сетчатых оболочек.

Недостатками ближайшего технического решения являются сложность конструкции, а также низкая эффективность работы при наличии восходящих фильтрационных потоков в основании сооружений.

Цель изобретения - повышение технологичности строительства и эффективности работы дренажного устройства.

Указанная цель достигается тем, что в способе возведения комбинированного дренажа, включающий два вида дренажей, состоящем из гибких и габионных тюфяков, связанных между собой и выполненных из плотных рядов легких фашин, перфорированных труб и сетчатых оболочек, один из этих видов - наслонный дренаж - выполняют из ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив сетками из стеклопластиковых материалов, при этом габионные тюфяки изготавливают из легких фашин и перфорированных труб, которые укладывают чередующими рядами и заворачивают в габионную сетку, к которой по основанию тюфяков и по всей их длине прикрепляют гибкие армирующие сетки из стеклопластиковых материалов, шириной, в 3 и более раз большей ширины тюфяков, вместе с тем гибкие армирующие стеклопластиковые сетки габионнных тюфяков ступенчато врезают в грунтовой массив низового откоса по высоте дренажа, так чтобы глубина врезов доходила дальше линии кривой депрессии фильтрационного потока, а второй вид дренажа - горизонтальный устраивают в основании низового откоса с выходом на нижний бьеф по его дну, и выполняют из двух слоев тюфяков, первый слой из гибких тюфяков укладывают горизонтально вдоль подошвы низового откоса и дна нижнего бьефа, а второй слой из габионных тюфяков укладывают сверху рядов первого слоя из гибких тюфяков, нормально к ним и по линии выхода фильтрационного потока, а у подошвы наслонного дренажа на дне и сверху выходной концевой части горизонтального дренажа устраивают гравийную или гравийно-галечниковую засыпку. Наслонный дренаж из ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив сетками из стеклопластиковых материалов выполняют в виде армогрунтовой конструкции, которая обеспечивает повышение устойчивости низового откоса и фильтрационной прочности грунтов земляного сооружения.

На фиг. 1 показано поперечное сечение земляного сооружения (плотины или дамбы) по оси комбинированного дренажа; на фиг. 2 - фрагмент плана комбинированного дренажа с горизонтальным разрезом; на фиг. 3 - габионный тюфяк из легких фашин и перфорированных труб, завернутых в габионную сетку; на фиг. 4 - гибкий тюфяк из легких фашин, завернутых в геосетку; на фиг. 5 - легкая фашина.

Комбинированный дренаж состоит из наслонного дренажа 1 и горизонтального дренажа 2, выполненных из габионных тюфяков 3 и гибких тюфяков 4. Габионные тюфяки 3 выполнены из легких фашин 5, перфорированных полимерных труб 6, габионной (металлической) сетки 7 и армирующих грунтовой массив гибких сеток 8 из стеклопластиковых материалов. Горизонтальный дренаж 2 устроен из двух слоев тюфяков, первый слой - водоприемная часть 9 уложен из гибких тюфяков 4, выполненных из легких фашин 5 и геосетки 10. Сверху водоприемной части 9 выполнен второй слой дренажа 2 из габионных тюфяков 3, уложенных нормально к рядам первого слоя (водоприемной части) 9 и по направлению линии выхода фильтрационного потока. В основании наслонного дренажа 1 и сверху концевой части горизонтального дренажа 2 предусмотрена гравийная (или гравийно-галечниковая) засыпка 11.

Комбинированный дренаж земляных сооружений осуществляется и работает следующим образом.

Все элементы комбинированного дренажа изготавливаются вручную на месте укладки с частичным использованием механических приспособлений. Вначале для изготовления легких фашин 5, габионных 3 и гибких 4 тюфяков заранее заготавливают в необходимом объеме сухой камыш, а также по размерам гибких и габионных тюфяков нарезают в нужном количестве геосетки, габионные сетки. Затем отрезают по размерам и приготавливают стеклопластиковые гибкие армирующие сетки (базальтовая сетка) 8 и перфорированные полимерные трубы 6 (диаметром 40-50 мм) по размерам габионных тюфяков 3. Из этих материалов заготавливаются в необходимом объеме гибкие и габионные тюфяки 4 и 3. Габионные тюфяки 3 и гибкие тюфяки 4 могут иметь следующие размеры: 30×20×120 см, 35×25×150 см, 40×30×200 см и другие. После, изготавливают для наслонного дренажа Необходимое количество габионных тюфяков 3 с прикрепленными к ним армирующими гибкими сетками 8. Далее у подошвы низового откоса разрабатывается котлован и планируется площадка в основании для возведения горизонтального дренажа 2. По всей площади основания в районе выхода восходящего фильтрационного потока нижнего бьефа (НБ), и вдоль направления подошвы низового откоса укладывают первый слой горизонтального дренажа из гибких тюфяков 4. Сверху первого слоя нормально к ним укладывают второй слой горизонтального дренажа 2 из габионных тюфяков 3, соединенными между собой с помощью оцинкованной проволоки. Далее горизонтальный дренаж 2 засыпается грунтом (с уплотнением) до линии низового откоса, так чтобы концевая (выходная) часть горизонтального дренажа 2 на дне НБ оставалась открытой. После чего по всей длине наслонного дренажа разрабатывается низовой откос до глубины врезки армирующих элементов (гибких сеток) 8, затем начиная с подошвы откоса и второго ряда горизонтального дренажа 2 вдоль линии откоса плотными рядами укладывают ступенчато габионные тюфяки 3 с армирующими грунт гибкими сетками 8. При этом первый слой габонных тюфяков 3 укладывают на уровне верха горизонтального дренажа 2 с врезкой армирующих гибких сеток 8 в низовой откос (дальше линии выхода фильтрационного потока) и сверху них насыпают разработанный грунт с уплотнением и разравниванием до отметки верха тюфяков 3. Второй слой тюфяков 3 укладывают с образованием ступени, т.е. с перемещением в сторону грунтового массива низового откоса до половины ширины тюфяков 3 первого слоя, затем также насыпают и уплотняют грунт сверху армирующих гибких сеток 8 до уровня верха тюфяков 3 второго слоя. Таким образом, строят все остальные ступени наслонного дренажа 1 до уровня на 1,5-2 м выше уровня возможного выхода фильтрационного потока. Вид и толщина гибких армирующих сеток 8 (из стеклопластиковых материалов) принимают из условия обеспечения устойчивости низового откоса и фильтрационной прочности грунтов. При этом ширина армирующих сеток 8 должна быть не менее чем в три раза больше ширины габионного тюфяка 3.

Комбинированный дренаж в составе земляных сооружений (грунтовых плотин и дамб) работает следующим образом. Фильтрационная вода, двигаясь под действием гидростатического напора со стороны верхнего бьефа (ВБ) через поры грунтов тела плотины или дамбы и их основание, попадает в зону водоприемных частей дренажей 1 и 2. Далее габионные тюфяки 3 с дренажными устройствами и гибкие тюфяки 4 свободно принимают воду из-за их высокой водопроницаемости и пропускают часть на низовой откос, а часть в водосборный ряд горизонтального дренажа 2, состоящей из габионных тюфяков 3. И при водонасыщении тюфяков 3 до верха вода легко потечет по трубам 6 и фашинам 5 по уклону в НБ. Гибкие тюфяки 4 и габионные тюфяки 3 обеспечивают безопасный прием и отвод профильтровавшейся воды через тело и основание земляного сооружения. Устойчивость и прочность конструкции дренажа обеспечивается тюфяками 3 и 4, армирующими грунт низового откоса стеклопластиковыми элементами (сетками) 8. В конструкции дренажа основным фильтрационным материалом используется сухой камыш - достаточно стойкий и прочный природный материал, который эффективно работает в условиях водной среды и является высокодренирующим материалом. Гибкие и габионные тюфяки, использованные в дренаже, в том числе играют и мелиоративную роль, сохраняя влагу в долгое время. Со временем наслонный дренаж 1 и частично горизонтальный дренаж 2 будут зарастать зелеными растениями. В результате комбинированный дренаж превратится в биопозитивное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, и воспринимается природой как родственный ей элемент.

Комбинированный дренаж, возведенный предлагаемым способом наиболее эффективно может быть использован в труднодоступных условиях рек на их равнинных и предгорных участках, где возводятся низконапорные земляные плотины и защитные дамбы из мелкопесчаных и глинистых грунтов.

Источники информации

1. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика / Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф., В.П. Недриги. - М.: Стройиздат, 1983, с. 172-173, с. 491.

2. Патент №2398931 Е02В 11/00 2010 г. Способ возведения комбинированного дренажа биопозитивной конструкции /Курбанов С.О. и др./.