ТРУБЧАТЫЙ ДРЕНАЖ
TUBULAR DRAIN

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве дренажного устройства земляных плотин и дамб обвалования.
Наиболее близким техническим решением является трубчатый дренаж земляных плотин и дамб [1], выполненный из перфорированных бетонных или асбестоцементных труб, уложенных с уклоном параллельно подошве откоса и обсыпанных обратным фильтром. Основными недостатками данного технического решения являются:
- потребность большого количества каменного и песчано-гравелистого материала;
- сложность производства работ по укладке обратных фильтров вокруг трубы;
- низкая эффективность работы.
Цель изобретения - снижение трудоемкости строительства и повышение эффективности работы.
Указанная цель достигается тем, что в трубчатом дренаже, состоящем из перфорированных труб, водоприемной и отводящей частей, водоприемная часть выполнена из гибких тюфяков, уложенных вокруг водосборных труб и состоящих из сетчатых оболочек и дренирующего заполнителя, который выполнен из плотных рядов легких фашин, завернутых в геосетку и уложенных нормально к направлению фильтрационного потока. При этом вокруг водосборных труб на расстоянии длины тюфяков дополнительно устроены кольца жесткости с высотой ребра, равной толщине водоприемной части, и по ее окружности по всей площади обтянута габионная сетка с прикреплением к кольцам жесткости. А отводящая часть выполнена из аналогичных тюфяков, но расположенных на расстоянии друг от друга по направлению фильтрационного потока воды и с уклоном от водосборных труб до подошвы низового откоса, причем легкие фашины тюфяков выполнены из сухого созревшего камыша.
На фиг.1 изображено поперечное сечение земляной плотины с трубчатым дренажом; на фиг.2 - план горизонтального разреза дренажа, сделанного по оси водоприемной трубы; на фиг.3 - перфорированная труба с кольцами (ребрами) жесткости в аксонаметрии; на фиг.4 - легкая фашина из сухого камыша; на фиг.5 - гибкий тюфяк из легких фашин, завернутых в геосетку.
Трубчатый дренаж состоит из водосборных перфорированных труб 1 с кольцами жесткости 2; водоприемной части 3, представляющей собой гибкие тюфяки 4, состоящие из легких фашин, завернутые в геосетку и уложенные вокруг труб 1 нормально к направлению фильтрационного потока 5; сетчатой оболочки 6, устраиваемой (с натяжением) по окружности вокруг водоприемной части 3 и прикрепляемой к кольцам (ребрам) жесткости 2; и водоотводящей части 7, состоящей из аналогичных тюфяков 4, но уложенных по направлению фильтрационного потока 5 и расположенных на расстоянии друг от друга с уклоном от водосборных труб 1 до подошвы низового откоса.
Трубчатый дренаж строится следующим образом.
В период строительства (реконструкции) земляной плотины (или дамбы) в основание низового откоса, чуть выше дна НБ разрабатывают траншею по габаритным размерам дренажа. По дну траншеи раскладывают сетчатую оболочку 6 (габионную сетку), сверху которой укладывают перфорированные трубы 1 с кольцами жесткости 2, между которыми плотно укладывают гибкие тюфяки 4, начиная с основания труб 1 до их верха. Вокруг водоприемной части 3 (из гибких тюфяков 4) по окружности плотно натягивают сетчатую оболочку 6 и прикрепляют к кольцам (ребрам) жесткости 2, выполненным из полимерных материалов. Далее, от водосборных перфорированных труб 1 на определенном расстоянии друг от друга и с уклоном в сторону нижнего бьефа (НБ) закладывают траншеи шириной по 1-2 м, заполненные гибкими тюфяками 4, образующие водоотводяшую часть 7 дренажа, толщина тюфяков 0.3-0,5 м. После чего сверху собранного дренажного комплекса возводят (достраивают) низовой откос земляного сооружения (плотины или дамбы). При этом ширина водоотводящих тюфячных траншей и расстояние между ними принимают в зависимости от максимально возможного расхода фильтрационного потока. Тюфячная траншея шириной 1 м и толщиной 0,3 м, которая проходит с уклоном 0,05, пропускает расход воды до 50 л/с. Вместе с тем, необходимо соблюсти и основное условие нормальной работы трубчатого дренажа: максимально возможный уровень воды в НБ всегда должен быть ниже отметки дна дренажной трубы 1, т.е. не должен возникать подпор уровня воды со стороны НБ.
Трубчатый дренаж работает следующим образом.
Фильтрационная вода, двигаясь под действием гидростатического напора со стороны верхнего бьефа (ВБ) через поры грунтов тела плотины или дамбы, попадает в зону водоприемной части 3 дренажа. Далее гибкие тюфяки 4 свободно принимают воду из-за их высокой водопроницаемости и пропускают через щелевые отверстия в дренажную (водосборную) трубу 1. И при заполнении трубы 1 до средины ее сечения вода легко вытекает из трубы 1 в водоотводящую часть 7 - в тюфячные отводящие траншеи, которые ускоренно отводят профильтровавшую воду в НБ из-за хорошего уклона и градиента фильтрационного потока. При отсутствии уровня воды в НБ обеспечивается более эффективная работа дренажа. Поэтому дренаж предлагаемой конструкции рекомендуются использовать в средне- и низконапорных грунтовых плотинах и дамбах обвалования территорий, когда в НБ отсутствует вода при обычных эксплуатационных условиях или когда имеется небольшой уровень воды в НБ, который не может влиять на режим работы дренажа. Основную нагрузку грунта выше дренажных перфорированных труб 1 воспринимают кольца жесткости 2 и сетчатая оболочка 6. Поэтому гибкие тюфяки 4 водоприемной части 3 всегда будут работать в нормальных условиях и прием фильтрационных вод будет обеспечен достаточно надежно. Над водоотводящей частью 7, состоящей также из гибких тюфяков 4, имеется небольшой слой грунта, который не оказывает существенного влияния на их пропускную способность. Эффективность работы водоотводящих тюфяков повышается, если сверху них уложить песчаный или песчано-гравелистый грунт.
В конструкции дренажа основным фильтрационным материалом используется сухой камыш - достаточно стойкий и прочный природный материал, который эффективно работает в условиях водной среды и является высоко дренирующим материалом. Легкие фашины, завернутые в геосетку, образующие водоприемную часть 3, предотвращают фильтрационные деформации прилегающих грунтов. При этом исключается вынос и проникновение мелких частиц грунта в гибкие тюфяки 4 из-за использования геосетки для заворачивания легких фашин в тюфяки. Таким образом, обеспечивается безопасный прием и отвод профильтровавшей воды через тело земляных сооружений при всех возможных эксплуатационных уровнях воды в ВБ.
Трубчатый дренаж предлагаемой конструкции может эффективно работать без капитального ремонта 15-20 лет. В связи с тем, что сухой созревший камыш является высоко дренирующим и достаточно стойким материалом, который способен держаться в водной среде до 20 лет и более. Срок службы сухого камыша, используемого для изгтовления легких фашин и тюфяков, можно продлить в два раза, если его обработать специальным раствором, повышающим водостойкость материала.
Трубчатый дренаж рекомендуется использовать на равнинных участках рек при строительстве и реконструкции земляных плотин и дамб обвалования территорий, где отсутствуют в достаточном количестве каменный и гравелистый материалы, а также в трудно доступных местах, где доставка строительной техники затруднена.
Источник 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.