книги из ГПНТБ / Хрисанов, Н. И. Современные способы защиты закрытого дренажа от заиления (повышение надежности дренажных систем)
.pdfЗакрытый дренаж обеспечивает своевременный отвод избыточной воды и планируемое регулирование влажности почвы в том случае, когда ои правильно запроектирован с учетом топографических, почвенногеологических, гидрологи ческих, метеорологических и других условий и конструкция его выполнена в соответствии с этими условиями (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость срока службы Т закрытого дренажа от комплексного показателя совершенства конструкции и качества строительства К
Одна из основных причин ухудшения работоспособности дренажа и снижения срока его службы — интенсивное раз витие процессов фильтрационных деформаций грунта при концентрации грунтового потока в направлении дренажных сооружений. Развитие этих процессов в различных грунтах происходит по-разному как в качественном, так и в количе ственном отношении (табл. 1).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
Классификация фильтрационных деформаций грунта, развивающихся |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
в околодренной области |
|
|
|
||
Характеристика |
фильтрационных |
Грунты, |
подверженные |
|||||||||
|
|
деформаций |
грунта |
|
|
деформациям |
||||||
1. |
Разжижение |
грунтовой |
массы |
Пылеватые |
и |
иловатые пески; |
||||||
под |
действием |
высоких |
градиентов |
мелкозернистые пески; средне |
||||||||
напора и истечение ее в стыки и |
зернистые пески; пылеватые н |
|||||||||||
отверстия |
дрен |
|
и |
крупнопористых |
иловатые супеси; легкие суглинки; |
|||||||
материалов |
|
|
|
|
|
|
хорошо |
разложившийся торф |
||||
2. Внутренняя и внешняя механи |
Пески всех крупностей; легкие |
|||||||||||
ческая |
суффозия |
— |
перемещение |
супеси |
|
|
|
|||||
внутри грунта мелких частиц и вы |
|
|
|
|
||||||||
нос их |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.» 3. |
Кольматаж: |
а) |
внутренний (ме |
Пески всех крупностей; лёгкие |
||||||||
ханический, |
химический, |
биологиче |
супеси; слабо- и среднеразложив- |
|||||||||
ский) — отложение в порах грунта |
шимся торф |
|
|
|||||||||
мелких частиц, солей, микроорганиз |
|
|
|
|
||||||||
мов; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) внешний—то же, но на контак |
|
|
|
|
||||||||
те дрена-грунт, защитные фильтрую |
|
|
|
|
||||||||
щие материалы—грунт |
|
|
|
|
|
|
||||||
4. |
Консолидация |
грунта и |
уплот |
Супеси средние и тяжелые; су |
||||||||
нение его в результате смыкания пор |
глинки всех составов; глины всех |
|||||||||||
и ходов |
|
|
|
|
|
|
|
составов (нарушенной структуры) |
||||
5. Деформации отрыва и отслаива |
Супеси тяжелые; суглинки всех |
|||||||||||
ния агрегатов глинистых частиц на |
составов; |
глины |
всех составов |
|||||||||
отверстиях и стыках закрытого дре |
|
|
|
|
||||||||
нажа и |
крупнопористого |
материала |
|
|
|
|
||||||
|
Как видно из этой таблицы, |
в ряде грунтов возможно раз |
витие нескольких видов фильтрационных деформаций, пред ставляющих опасность для закрытого дренажа. При этом нарушения в работе дренажа и снижение срока его службы выражаются в следующем.
Ач |
Гос публичная 3 |
иауччс тохничесня ■; |
|
чъч№ |
бьС.п-г . . а С С О |
|
у ■ ^
1. Вынос грунта и химических соединений через стыки и отверстия дренажных труб и закупорка проводящих поло стей последних.
2.Закупорка околодренной области, а также защитных фильтрующих материалов мелкими частицами грунта, раз личными солями и химическими соединениями; резкое сни жение водоприемной способности дрен.
3.Уплотнение переувлажненного грунта дренажной за
сыпки; резкое снижение проницаемости последней.
В СевНИИГнМ па основе исследований фильтрационной прочности дренируемых грунтов и суффозиоиион устойчи вости их, проводимых с 1965 года под руководством доктора технических наук, професссра А. Н. Патрашева, разработа на методика расчета интенсивности фильтрационных дефор маций грунта и проектирования защиты закрытого дренажа от заиления. Методика состоит из следующих этапов;
— анализ фильтрационных деформаций дренируемых грунтов и засыпок дренажных траншей;
—оценка заиляемости закрытого дренажа;
—выбор защитных фильтрующих материалов и мате риалов засыпок дренажных траншей в тяжелых грунтах.
На основе этой методики, подробно изложенной в раз
работанных СевНИИГиМ рекомендациях «Проектирование защиты закрытого дренажа от механического заиления в ми неральных грунтах». (Л., 1973), производится дифференци рованное назначение защитных мероприятий и конструкции дренажа, а также технологии его строительства в зависи мости от конкретных инженерно-геологических условий
(табл. 2).
В совмещенных системах двойного регулирования водно го режима почв с увлажнением через закрытый дренаж ме роприятия по обеспечению надежности дренажа и защиты его от заиления выполняются с учетом особенностей процес сов фильтрационных деформаций грунта, имеющих при этом место. Они также предусмотрены в вышеуказанных реко мендациях.
Важным фактором, определяющим работоспособность и надежность дренажа, является также технологически каче ственное выполнение производственных операций по защите дренажных линий фильтрующими материалами (рис. 2).
Особенно усложняется технологический процесс на объ ектах мелиорации со сложными гидрогеологическими и ме теорологическими условиями, где имеет место неустойчивые
4
Т а б л и ц а 2
Способы защиты закрытого дренажа от заиления в грунтах различных по составу и воднофЛическим свойствам
Характеристика грунта
I. Мелкозернистый пылеватый пе сок:
несуффозионный состав
суффозиоиный состав
II. Мелкозернистый п средиезернистый песок:
несуффозионный состав
суффозиоиный состав
III. Средне- и крупнозернистый пе сок:
грунты несуффозпонного состава и малосуффозионные с содержанием выносимых частиц < 7%
сл
Способы защиты и защитные материалы
гончарный дренаж |
пластмассовым дренаж |
Расчет не нужен; сплошная обертка трубок стеклохолстом; сплош ная обсыпка песчано-гравелистой смесыо рекомендуемого состава.
Необходим расчет и выбор защитного материала по предлагаемой методике
Расчет не нужен; при устойчи- |
Расчет не нужен; сплошная |
вых откосах траншеи и отсутст- |
обертка труб стеклохолстом |
впи в них воды круговая обертка |
|
стыков трубок стеклохолстом |
|
Сплошная обсыпка песчано-гравелистой смесыо рекомендуемого со
става |
грунтах |
Сплошная обертка труб стек- |
В водонасыщениых |
||
сплошиая обертка трубок стекло- |
лохолстом |
|
холстом |
|
|
Необходим расчет и выбор защитного фильтрующего материала по
предлагаемой методике |
|
|
|
|
|
|
При качественном |
строительст |
Допустима |
укладка |
гофриро |
||
ве дренажа с зазорами в стыках |
ванных и гладкостенных труб в |
|||||
’■"-1,5 мм и наличии в грунте ча |
грунтах, содержащих |
не |
менее |
|||
стиц > 1,0 мм не менее 40% до |
40% |
частиц |
^ 1,0 мм, |
без ис |
||
пустима укладка дрен без защит |
пользования |
защитных |
фильтрую |
|||
ных фильтрующих |
материалов |
щих |
материалов |
|
|
о
Характеристика грунта
сильносуффозиопные грунты с со держанием пылеватых частиц более
10%
IV. Супеси и пылеватые суглинки
V. Плывуны, оплывающие мелко зернистые песчаные грунты, пылева тые песчаные грунты
Продолжен не табл. 2
Способы защиты и защитные материалы
гончарный дренаж |
пластмассовый дренаж |
При наличии зазоров в стыках дрен и отверстии, превышающих вы шеуказанные, необходимо использование фильтрующих материалов, выбор которых осуществляется на основе предлагаемой методики ра счета
При устойчивых откосах тран шей и отсутствии в них воды — круговая обертка стыков
В водонасыщенных и слабых грунтах — сплошная обертка тру бок стеклохолстом, присыпка гумусным грунтом
Сплошная обсыпка песчано-гравелистой смесыо, крупнозернистым песком, доменным гранулированным шлаком или другими крупнопо ристыми сыпучими материалами
Сплошная |
обертка |
труб |
одной |
Сплошная |
обертка |
труб |
лентой |
|||
лентой |
из |
стеклоткани, |
обертка |
стеклохолста |
толщиной не |
менее |
||||
стыков минеральной ватой, тол |
1,5 мм; сплошная обертка слоем |
|||||||||
щиной 2-гЗ |
см, круговая |
обсыпка |
минеральной |
ваты |
толщиной не |
|||||
фрезерным |
торфом |
|
|
|
менее 2,0 см |
|
|
|
||
Стыки отводящих дрен и кол |
|
|
|
|
||||||
лекторов защищают слоем мине |
|
|
|
|
||||||
ральной ваты толщиной 2—3 см, |
|
|
|
|
||||||
лентой стеклоткани по всему пе |
|
|
|
|
||||||
риметру |
и |
по всей |
длине |
дрен; |
|
|
|
|
||
обертка |
лентами |
из |
стеклохолста |
|
|
|
|
|||
толщиной не менее 1,5 мм и об |
|
|
|
|
||||||
сыпка фрезерным |
торфом |
слоем |
|
|
|
|
||||
3—4 см |
по |
всему |
периметру дрен |
|
|
|
|
|
|
|
___________________________ ___________ Продолжение табл. 2 |
||
Характеристика |
грунта |
Способы защиты и защитные материалы |
|||
гончарный дренаж________| |
пластмассовый дренаж |
||||
|
|
|
|||
VI. Глины и суглинки: |
Строительство дренажа с качественной укладкой труб без спе- |
||||
грунт паходного слоя, хорошо |
|||||
оструктуреи и водопрочен; состав |
циальной защиты при присыпке их грунтом пахотного слоя и уплот- |
||||
малосуффознонный |
с |
содержанием |
пенни для предотвращения промывов |
над дренами |
|
выносимых частиц, < 7% |
|
|
|||
то же, но грунт пахотного слоя, |
Необходим расчет и выбор защитного фильтрующего материала по |
||||
сильносуффозиоиный |
с |
содержанием |
предлагаемой методике с учетом последующей обсыпки дрен грунтом |
||
выносимых частиц > 7 % |
|
пахотного слоя |
|
грунт пахотного слоя, плохо ост руктурен и слабоводопрочен
VII. Торф низинный:
плотный (при объемном весе твердо го вещества б > 0,09 г/см3, степень разложения до 35%
малой плотности (6<0,08 г/см3), разжиженный, степень разложения более 36%
Необходима круговая обсыпка дрен слоем 20—30 см хорошо фильтрирующим материалом (крупно-зернистый песок, песчано-гравийная смесь), состав которого устанавливается по предлагаемой методике
Возможна укладка дренажа без защитных материалов; в слабоводопроницаемых торфяниках (К ф <0,3 м/сутки) круговая
защита стеклохолстом или полосой стеклохолста сверху для увеличе ния прнточиостн к дренам
Круговая обертка стеклохолстом; покрытие малоразложившимся (15°/о) сфагновым торфом слоем 10—15 см; фрезерным торфом слоем
10—15 см
В СевНИИГиМ разработаны и Леиоблводхозом внедрены рациональные технологические схемы круглогодового строи тельства дренажа на площади 15 тыс. га, обеспечивающие:
—механизированное выполнение операций по защите дренажных линий рулонными стекловолокнистыми материа лами в сложных гидрогеологических условиях;
—качественное выполнение защиты, первичной и окон чательной засыпки дрен при минусовых температурах;
—применение структурных и сыпучих защитных мате
риалов при формировании дренажных линий в тяжелых ми неральных грунтах (рис. 3).
Проектирование и строительство закрытого дренажа с учетом почвогрунтовых и водных условий и возможных де формаций грунта устраняет неизбежные переделки, текущий, а иногда и капитальный ремонт, уменьшает стоимость стро ительства и эксплуатации осушительных систем повышает их капитальность и эксплуатационную надежность.
Срок службы закрытого дренажа с защитой от заиления составляет 50 лет с одним выборочным ремонтом, годовые амортизационные отчисления — 2,2°/о. Без применения за
щитных материалов капитальный ремонт дренажа следует производить не реже одного раза в 5 лет, по мере заиления дренажных линий. Амортизационные отчисления в этом слу чае составляют 7%.
Годовой экономический эффект при защите от заиления со ставляет 5— 10 руб./га. Учитывая интенсивное заиление ряда систем в первые годы эксплуатации, экономической эффект ог применения правильно выбранных защитных мероприятий со ставит от 50 до 100 руб. на гектар.
ХРИСАНОВ Н. И., канд. техн. наук.
НЕТРЕБА Н. Н., инженер.
КАМБУРОВ В. А., инженер.
М08602 4-XI-74 г. Тип. № 7 Леиуприздат, з. 2167, т. 2000