СПОСОБ ДРЕНИРОВАНИЯ ОБЛИЦОВКИ КАНАЛА
METHOD FOR DRAINAGE OF CHANNEL LINING

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении противофильтрационных облицовок на оросительных каналах, выполненных в сложных инженерных условиях (при высоком стоянии и значительных колебаниях уровня грунтовых вод).
Известен противофильтрационный экран (патент RU 2385984, опубл. 10.04.2010), включающий расположенное между защитным и подстилающим слоями полотнище с дренажными отверстиями, перекрытыми клапанами, каждый из которых представляет собой гибкую накладку, расположенную над дренажным отверстием и образующую на плоскости полотнища контактную поверхность клапана. При этом, устройство снабжено колпаком, корпус которого выполнен жестким.
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции, в которой устроена гибкая накладка, выполненная из более жесткого материала, чем у полотнища. При этом в гибкой накладке могут быть выполнены вырезы с образованием выносных лепестков, а головы вырезов расположены в полости и образуют выпускные отверстия. Отмеченные элементы вызывают сомнения в работоспособности и эффективности их сработки, что требует подтверждения в лабораторных условиях на модели. Кроме того, предложенное устройство не применимо для бетонных облицовок с дренирующими элементами, поскольку оно разработано только для экранов, выполняемых с защитным слоем из грунта.
Известно устройство для дренирования бетонопленочной облицовки (SU 1178832, опубл. 15.09.1985), включающее противофильтрационный экран из гибкой пленки, железобетонные плиты, траншеи с дренажной системой, которые выполнены в виде отдельных секций гофрированных элементов из кордовой ткани с перфорацией.
Недостатком данного устройства является сложность конструктивного решения, а также производства работ по его выполнению. Кроме того, рекомендуемый к применению противофильтрационный элемент из гибкой полимерной пленки будет значительно повреждаться защитными покрытиями ввиду небольшой его толщины, что будет приводить к потерям воды на фильтрацию.
Известны также технические решения по дренированию бетонопленочных облицовок оросительных и осушительных каналов (SU 1430447, опубл. 15.10.1988; SU 1477818, опубл. 07.05.89; SU 1579948, опубл. 23.07.1990) включающие дренирующие элементы в отверстиях облицовок, совпадающие с отверстиями в пленочном экране и имеющие, например, клапан в виде шара.
Недостатком данных конструктивно-технических решений является их недостаточная эффективность работы, в частности дренирующей системы или элементов в виде клапанов при эксплуатации, что приведет к заиливанию дренажных элементов и нарушению работоспособности запорных устройств (обратных клапанов). При этом, в случае проведения ремонта потребуется полная разборка облицовки и замена дренирующих элементов.
Известно техническое решение по способу дренирования геокомпозитных матов (RU 2675497, опубл. 19.12.2018), включающему дренирующий элемент в виде цилиндра с клапаном, патрубок с перфорированной полкой, на который монтируется цилиндрический колпак с отверстием, дренирующий элемент, оборудованный лепестковыми диафрагмами из эластичного полимерного материала с утяжелителями.
Недостатком аналога является недостаточная эффективность его работы, поскольку лепестковые диафрагмы из эластичного полимерного материала должны характеризоваться определенной упругостью, например, полимерная геомембрана из полиэтилена высокой плотности (HDPE) имеет значительную упругость и прочность, а также высокое давление подпора для сработки лепестковой диафрагмы. В этом случае эффективность сработки диафрагмы будет снижаться из-за неполного ее открытия.
Наиболее близким техническим решением является дренирующее устройство бетонопленочной одежды (SU 1138448, опубл. 07.02.1985), включающее противофильтрационный экран из гибкой пленки поверх которой установлены железобетонные плиты, траншею, заполненную крупнозернистым материалом, дренажную систему и запорный элемент в виде обратного клапана.
Недостатком прототипа будет низкая эффективность его работы из-за неполной сработки полимерной диафрагмы вследствие значительной упругости материала. В результате на плиты бетонопленочной одежды будет действовать избыточное давление грунтовых вод, что может привести к выпору плит и нарушению целостности противофильтрационного экрана.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности сработки запорного элемента в виде обратных клапанов и дренажных элементов бетонопленочной облицовки канала.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышение эффективности работы дренирующих устройств на облицовках оросительных каналов, свободный отвод грунтовых вод в канал через дренирующие элементы.
гс
гв
гс
гв
Технический результат достигается за счет создания способа дренирования облицовки канала, включающего бетонные плиты с отверстиями, заполненными фильтрующим материалом, запорного устройства из жесткого материала цилиндрической формы с пластиной, полимерный экран под облицовкой выполнен из геомембраны, а в верхней части на откосе выполнен дренажный мат из двух-четырех слоев нетканого геотекстиля, в нижней части устроен приямок с крупнозернистым наполнителем, который сообщается с отверстиями в бетонных плитах, заполненных крупнозернистым наполнителем, обернутым тканным геотекстилем, запорные устройства в виде цилиндра выполнены сверху дренирующих элементов, закреплены на уступах облицовки и имеют боковые отверстия для отвода грунтов вод, а сверху их выполнена геосетка, к которой прикреплен геотекстиль, внутри запорных элементов помещена жесткая круглая пластина - обратный клапан, к которой прикреплен упругий резиновый элемент, прижимающийся при впускании клапана к дренирующему элементу под действием гидростатического давления в канале, превышающему давления грунтовых вод P>P, исключая утечки воды через дренирующий элемент облицовки, при снижении уровня воды в канале ниже уровня грунтовых вод при P<P, будет срабатывать запорное устройство за счет поднятия круглой пластины-клапана потоком грунтовых вод с выходом их через боковые отверстия цилиндра. При этом полимерный экран под облицовкой выполнен из геомембраны толщиной от 1,0 до 3,0 мм, а дренажный мат - из нетканого геотекстиля (дорнит) толщиной от 6,0 до 10,0 мм. Дренирующие элементы в отверстиях противофильтрационной облицовки заполнены гравийно-галечниковым материалом и обернуты тканым геотекстилем.
гс
гв
гс
гв
гс
гв
Изобретение поясняется следующими чертежами: фиг. 1 - Схема работы дренирующей облицовки канала при закрытии запорного устройства (при P>P); фиг. 2 - Схема работы дренирующей облицовки при открытии запорного устройства (P<P); фиг. 3 - Схема сработки запорного устройства при его открытии (в случае, когда P<P).
Цифрами на чертежах обозначено: 1 - бетонная противофильтрационная облицовка; 2 - дренирующий элемент; 3 - дренажный мат; 4 - нетканый геотекстиль; 5 - приямок; 6 - гравийно-галечниковый заполнитель; 7 - запорные устройства; 8 - уступ в противофильтрационной облицовке; 9 - жесткая пластина; 10 - упругий элемент (накладка) из резины; 11 - полимерная геосетка; 12 - фильтрующий элемент; 13 - тканый геотекстиль; 14 - полимерная геомембрана; 15 - отверстия на боковой стенке цилиндра для отвода грунтовых вод.
Способ дренирования облицовки канала осуществляется следующим образом (фиг. 1). Для свободного отвода грунтовых вод через противофильтрационную облицовку 1 оросительного канала и снижения избыточного давления на противофильтрационное покрытие, производится устройство дренирующих элементов 2. Выполняется укладка дренажного мата 3, состоящего из двух-четырех слоев нетканого геотекстиля 4 толщиной от 6,0 до 10,0 мм, устройство дренирующих элементов 2 в отверстиях облицовки 1, выполнение приямка 5 с крупнозернистым гравийно-галечниковым заполнителем 6. Далее монтируются запорные устройства 7, выполненные в виде обратного клапана, изготовленные из жесткого материала (пластика или металла), которые крепятся в уступах 8 противофильтрационной облицовки 1, а внутрь цилиндра запорного элемента (устройства) 7 помещаются жесткие пластины 9 с упругой резиновой накладкой 10. Дренирующие элементы 2, выполненные в бетонной облицовке канала 1, включают также устройство в выходной части защитной прокладки из нетканого геотекстиля 4, совмещенной с полимерной геосеткой 11, обеспечивающей защиту дренирующего элемента от засорения и заиления в процессе эксплуатации канала.
Дренирование облицовки производится следующим образом (фиг. 2, 3).
гс
гв
гс
гв
гс
гв
При уровне воды в канале 1, превышающем уровень грунтовых вод, когда гидростатическое давление P больше давления грунтовых вод P (P>P), запорный элемент 7 в виде обратного клапана полностью закрыт. В этом случае обратный клапан с упругой накладкой 10 будет опущен вниз запорного цилиндра и перекроет свободный выход грунтовых вод через фильтрующие элементы 12, заполненные гравийно-галечниковым заполнителем 6 и обернутые тканым геотекстилем 13, выполненные в облицовке 1, которая в свою очередь для исключения потерь воды на фильтрацию устроена с противофильтрационным элементом из полимерной геомембраны 14 (толщиной от 1,0 до 3,0 мм). При уровне воды в оросительном канале меньше, чем уровень грунтовых вод (когда гидростатическое давление воды в канале будет меньше давления грунтовых воды P<P), запорный элемент 7 с обратным клапаном будет подниматься потоком грунтовых вод до верха запорного устройства. В результате будет происходить открытие отверстий 15, устроенных на боковой стенке цилиндра, через которые будет свободно поступать поток грунтовых вод.
Преимуществом заявленного изобретения является повышение эффективности работы дренажных устройств на облицовках оросительных каналов, свободный отвод грунтовых вод при их подпоре через дренирующие элементы, а также исключение образования размывов и деформаций защитных противофильтрационных покрытий из грунта и бетона.