ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ДРЕНАЖ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ
HORIZONTAL DRAINAGE OF EARTH WORKS

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть эффективно использовано в качестве дренажного устройства низконапорных земляных плотин и дамб обвалования.
Наиболее близким техническим решением является горизонтальный дренаж, устраиваемый в основании низовых откосов земляных плотин и дамб обвалования, состоящий из приемной и отводящей частей, выполненных из песчано-гравелистых фильтров (обратных фильтров), каменного заполнителя и отводящих труб [1]. Основными недостатками данного технического решения являются:
- потребность большого количества каменного и гравелистого материала;
- высокая трудоемкость изготовления обратных фильтров;
- низкая эффективность работы конструкции.
Цель изобретения - снижение затрат на строительство и повышение эффективности работы.
Указанная цель достигается тем, что горизонтальный дренаж земляных сооружений, состоящий из приемной, водосборной и отводящей частей, все эти конструктивные части дренажа выполнены из гибких тюфяков, состоящих из сетчатых оболочек и дренирующего заполнителя, который выполнен из плотных чередующих рядов легких фашин и перфорированных труб, завернутых в геосетку, при этом водоприемная часть дренажа выполнена из тюфяков, уложенных нормально к направлению фильтрационного потока, внутренняя водосборная часть дренажа - из тюфяков, уложенных послойно и по направлению фильтрационного потока, а отводящая часть выполнена из аналогичных тюфяков, но расположенных горизонтальными полосами в плане и на определенном расстоянии друг от друга по направлению фильтрационного потока и с уклоном от водосборной части до подошвы низового откоса, причем легкие фашины тюфяков выполнены диаметром 15-20 см и длиной 2-2,2 м из сухого созревшего камыша.
На фиг.1. изображено поперечное сечение земляной плотины с горизонтальным дренажом; на фиг.2. - план горизонтального разреза дренажа, сделанного по его середине; на фиг.3. - гибкий тюфяк, состоящий из сетчатой оболочки и дренирующего заполнителя, выполненный из легких фашин и гофрированных труб; на фиг.4. - легкая фашина из сухого камыша.
Горизонтальный дренаж состоит из водоприемной части 1, водосборной части 2, водоотводящей части 3, выполненных из гибких тюфяков 4. Гибкий тюфяк 4 состоит из сетчатой оболочки 5 (геосетки), дренирующего заполнителя из чередующихся рядов легких фашин 6 и перфорированных полимерных труб 7.
Горизонтальный дренаж строится следующим образом.
В период строительства (реконструкции) земляной плотины (или дамбы) в основание низового откоса, чуть выше дна НБ разрабатывают широкую траншею по габаритным размерам дренажа. По дну траншеи нормально к направлению фильтрационного потока по всей ширине плотными рядами раскладывают заранее заготовленные гибкие тюфяки 4 водоприемной части 1. Сверху горизонтальных рядов тюфяков 4 водоприемной части 1 по направлению фильтрационного потока укладывают в два слоя аналогичные тюфяки 4 водосборной части 2. Затем вокруг тюфяков 4 водосборной части 2 (по бокам и поверху) достраивают водоприемную часть из таких же тюфяков 4, но расположенных нормально к направлению фильтрационного потока. После этого от водосборной части 2 с уклоном (0,05) до нижнего бьефа (НБ) по направлению фильтрационного потока горизонтальными полосами укладывают такие же тюфяки 4 водоотводящей части 3. Ширина горизонтальных полос водоотводящей части 3 и расстояние между ними принимают из условия обеспечения свободного отвода профильтровавшейся воды через земляное сооружений.
Горизонтальный 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 1 дренажа. Далее гибкие тюфяки 4 свободно принимают воду из-за их высокой водопроницаемости и пропускают через легкие фашины 6 и перфорированные трубы 7 в водосборную часть 2. И при заполнении Водосборной части до средины ее сечения вода легко вытекает из нее в водоотводящую часть 3 - в тюфячные отводящие траншеи, которые ускоренно отводят профильтровавшуюся 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. Наличие перфорированных труб 7 в гибких тюфяках 4 (из чего построен весь дренаж) повышает дренирующую способность сооружения, продлевает срок службы дренажа.
Эффективность работы водоотводящих тюфяков повышается, если сверху них уложить песчаный или песчано-гравелистый грунт.
В конструкции дренажных тюфяков кроме перфорированных труб в качестве дренирующего материала используется сухой камыш - достаточно стойкий и прочный природный материал, который эффективно работает в условиях водной среды. Легкие фашины 6, завернутые в геосетку, образующие водоприемную часть 1 предотвращают фильтрационные деформации прилегающих грунтов. При этом исключается вынос и проникновение мелких частиц грунта в гибкие тюфяки 4, из-за использования геосетки. Таким образом, обеспечивается безопасный прием и отвод профильтровавшейся воды через тело земляных сооружений при всех возможных эксплуатационных уровнях воды в ВБ. Горизонтальный 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 изготовления легких фашин и тюфяков, можно продлить в два раза, если его обработать специальным раствором, повышающим водостойкость материала.
Горизонтальный дренаж рекомендуется использовать на равнинных участках рек при строительстве и реконструкции земляных плотин и дамб обвалования территорий, где отсутствует в достаточном количестве каменный и гравелистый материал. 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.