ОРГАНИЗАЦИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА И ЛОКАЛЬНЫХДРЕНАЖЕЙ
Размещение населенных пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных угодий, месторождений полезных ископаемых в пределах пойм рек или вблизи от них требует защиты территорий от естественных половодных и паводковых затоплений, являющихся главной причиной последующего поднятия уровня подземных вод.
Обустройство территории от затопления уменьшает инфильтрационное питание, которое может привести к образованию верховодки в зоне аэрации на слабопроницаемых локальных грунтовых линзах, формированию водоносного горизонта в первоначально сухих грунтах или подъему сложившегося естественного уровня грунтовых вод. Рациональная организация поверхностного стока позволяет избежать наводнений или уменьшить их продолжительность и глубину затопления.Для зашиты земель от затопления поверхностными водами проводятся противопаводковые мероприятия, искусственно повышаются отметки территории, создаются инженерные системы и сооружения для отвода стока, поступающего с прилегающих склонов и образующегося непосредственно на защищаемой территории, а также используются естественные понижения сброса отвода поверхностных вод.
Усиление дренирующего действия существующих водотоков достигается за счет расчистки, углубления, расширения и спрямления. В качестве естественных дрен целесообразно использовать существующие овраги, балки и понижения местности.
Локальные дренажи, устраиваемые одновременно со зданиями, сооружениями или их комплексами относятся к предупредительным мерам и позволяют предохранить постройки от подтопления грунтовыми водами. К локальным относятся пристенные, пластовые, сопутствующие, вентиляционные и перехватывающие дренажи. Они применяются для защиты отдельных сооружений или их небольших групп, а также как вспомогательное мероприятие к инженерным системам общего понижения уровней грунтовых вод. Локальные дренажи предназначены для защиты сооружений от проникновения в них грунтовых вод и влаги и для перехвата инфильтрационных вод из защищаемых сооружений.
По характеру действия локальные дренажи подразделяют на пони жающие уровень грунтовых в зоне расположения сооружений и на изолирующие сооружения от действия грунтовых вод. Изолирующее действие оказывают пристенные, пластовые и сопутствующие дренажи. По этому признаку к изолирующим защитным устройствам относятся также противофильтрационные завесы и гидроизоляцию подземных частей сооружений.
Перехватывающие дренажи в виде линейных, лучевых и кольцевых систем полностью или частично понижают уровень грунтовых вод в зоне размещения подземных частей зданий и сооружений или их комплексов.
Изолирующие защитные мероприятия препятствуют подъему уровня грунтовых вод под сооружениями, уменьшают дополнительное ин- фильтрационное питание от потерь воды из технологических циклов, отстойников, резервуаров и других водонесущих емкостей. Изолирующие дренажи отводят также верховодку, формируются в грунтах обратной засыпки котлованов и траншей.
Пластовые дренажи применяются для защиты зданий и сооружений, подошва фундаментов которых располагается в водоносном пласте, не доходя до водоупора. Конструктивно они состоят из фильтрующего слоя в основании укладываемого горизонтально или с уклоном в одну из сторон внешнего контура сооружения, где размещается дренажная труба с защитным материалом и обратным фильтром, по которой вода отводится к водоприемнику (рис. 5.15).
Рис. 5.15. Конструкция пластового дренажа:
1 — защищаемая конструкция; 2 — бетонная подготовка; 3 песчано-гравийная подготовка; 4 пластмассовый дренаж; 5 — защитно-фильтрующая обсыпка;
6 — дренажная труба
Приемником дренажных вод всех типов изолирующих защитных дренажей является водосточная или канализационная сеть. Иногда воду собирают в резервуары с последующей ее перекачкой в ливневые или канализационные коллекторы.
По схеме пластовых дренажей выполняется защита от подтопления инженерных подземных коммуникаций, каналов, галерей.
Такие дренажи называются сопутствующими, они имеют значительную протя женность при небольшой ширине (рис. 5.16)Пластовые дренажи собирают гравитационную воду из грунтов у внешних контуров сооружений, не допуская ее проникновения внутрь помещений. Одновременно происходит разрыв и в капиллярной зоне, которая создается над депрессионной поверхностью грунтовых вод.
Пристенные дренажи применяются в тех случаях, когда водоупорный пласт залегает неглубоко от поверхности земли. Они защищают подземные части сооружений, расположенные непосредственно на во- доупоре, препятствуют притоку подземных вод со стороны и перехватывая инфильтрационные воды, формирующиеся в грунтах обратных засыпок траншей и котлованов. Конструктивно пристенные дренажи состоят из вертикальных или наклонных фильтрующих призм с дренажной трубой и нижней части (рис. 5.17). Труба должна быть защищена фильтрующей обсыпкой или оберткой.
Фильтрующие призмы выполняют из песчаного, гравийно-песчаного грунта или пористобетонных конструкций. Вместо дренажной трубы с защитно-фильтровым материалом могут применяться трубофиль- тры из пористого бетона или другого водопроницаемого материала.
Для локальной защиты зданий сооружений и их комплексов в однородных грунтах высокой проницаемости устраивают линейные, кольцевые и площадные системы горизонтальных дренажей. Их применяют для понижения уровня грунтовых вод и для защиты участков территории от отдельных источников подпитывания подземных вод (резервуаров, накопителей, отстойников, брызгальных бассейнов, искусственных и естественных водотоков и водоемов).
Пластовый, пристенный, кольцевой и линейный дренажи устраиваются по типу вентиляционного для защиты от подтопления и увлажнения подземными водами заглубленных частей зданий и сооружений, расположенных слабопроницаемых грунтах.
Защитное действие вентиляционного дренажа основано на создании в толще грунта градиента влагосодержания, под действием которого вода движется к дрене, где испаряется и в парообразном состоянии уносится в окружающую среду продуваемым по дрене воздухом. В результате этого происходит осушение капиллярной каймы и снижение уровня подземных вод. Вентиляционный дренаж конструктивно состоит из водоприемной части, трубопроводов для подачи и отвода воздуха, смотровых колодцев и направляющих конструкций для организации движения воздуха от нагнетательного коллектора к отводящему (рис. 5.18).Водоприемная часть вентиляционного дренажа представляет собой дренажный элемент из сортированного щебеночного материала в виде горизонтальной постели, узкой вертикальной или наклонной траншеи, прилегающей к стене сооружения или удаленной от него на расстояние 10 м. Нагнетательные и выпускные трубы должны иметь перфорацию из условия, чтобы скорость воздуха в отверстиях не превышала 25— 30 м/с. Применяются керамические, асбестоцементные и железобетонные трубы с герметичной заделкой стыковых соединений.
Перехватывающие дренажи устраиваются за пределами защищаемых территорий и предназначаются для перехвата подземных вод со стороны водоразделов, водохранилищ, искусственных и естественных водотоков, орошаемых земель. По местоположению выделяют головной, отсечной и береговой дренажи, а по конструкции — горизонтальный, вертикальный и комбинированный.
Рис. 5.18. Конструктивные схемы вентиляционного дренажа: а) пластового; б) пристенного; в) линейного: 1 — грунт обратной засыпки; 2 — стена сооружения; 3 — щебеночная подготовка; 4 — нагнетательный коллектор;
5 - щебеночный фильтрующий слой; 6 - выпускной коллектор; 7-- осушаемый грунт; 8 - гидроизоляция
Головной однолинейный дренаж служит для перехвата грунтовых вод, поступающих со стороны водораздела.
Его располагают с верховой стороны от защищаемых земель (рис. 5.19).Головной горизонтальный дренаж эффективен при относительно неглубоком залегании водоупора. Вертикальный или комбинированный дренаж устраивают, если водоупорный слой располагается глубоко от поверхности. При наличии в гидрогеологическом разрезе глубоко залегающих хорошо проницаемых пород перехватывающий дренаж выполняется в виде одной или нескольких водопоглощающих скважин.
Береговой дренаж служит для перехвата подземных вод, формирующихся в зоне влияния реки, канала или водохранилища (рис. 5.20).
Отсечной дренаж перехватывает поток подземных вод с расположенных выше по склону территорий: орошаемых земель, водоемов, подтопленных участков промышленных предприятий и т.п.
Расположение локальных дренажей в плане зависит от контуров защищаемых объектов.
Рис. 5.19. Схема головного дренажа:
1 — ось дренажа; 2 - смотровой колодец; 3 - отводящий коллектор; 4 -- защищаемый объект; 5 — направление притока грунтовых вод; 6 — уровень грунтовых вод до понижения; 7 — пониженный уровень грунтовых вод;
Рис. 5.20. Схема горизонтального берегового дренажа:
1 — защищаемые объекты; 2 — дрена; 3 — естественный уровень подземных вод до понижения; 4 — пониженный уровень подземных вод; 5 — напорный водовод; 6 — уровень воды в реке; 7 — водоупор.
Пластовые и пристенные дренажи в плановом отношении совпадают с конфигурацией защищаемых сооружений. Они вызывают также некоторое понижение уровней грунтовых вод на прилегающих территориях и оказывают защитное действие на расположенные вблизи объекты. Горизонтальные, вертикальные и комбинированные дренажи выполняются в виде линейных, кольцевых и площадных участков или систем.
Линейные дренажи размещают по длинной стороне зданий, вдоль подземных инженерных коммуникаций и галерей. Депрес- сионная кривая от их действия распространяется в обе стороны от оси дренажа. Радиус влияния дренажа прямо зависит от водопроницаемости пород.Кольцевые дренажи располагают по контуру защищаемого участка на некотором удалении от зданий и сооружений. Их можно устраивать при новом строительстве и на уже обустроенных территориях. Кольцевой дренаж можно применить для устранения инфильтрационного подпитывания из одного или нескольких небольших водоемов на территории промышленного предприятия. Такой дренаж перехватывает грунтовые воды в районе водоемов и препятствует подъему их уровня.
Комбинированные схемы защиты применяются в двухслойных водоносных пластах. В нижнем пласте осуществляется общее снятие напора грунтовых вод, а в верхнем используются локальные защитные устройства для отдельных объектов. Основным условием эффективности таких схем является однородность грунтов верхнего слоя и хорошая их проницаемость.
На застроенной территории со слабопроницаемыми подстилающими грунтами при отсутствии локальной защиты зданий и сооружений устраивают линейные или кольцевые дренажные системы с вакуумированием. Это позволяет увеличить интенсивность осушения грунтов путем более глубокого понижения уровня подземных вод и значительного снижения влажности осушаемой толщи. Метод вакуумирования эффективен при коэффициентах фильтрации грунтов от 0,1 до 1 м/сут.