СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ДРЕНАЖА БИОПОЗИТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ
METHOD FOR ERECTION OF COMBINED DRAIN OF BIOPOSITIVE DESIGN

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано в качестве дренажного устройства земляных плотин и дамб обвалования.
Наиболее близким техническим решением является комбинированный дренаж земляных плотин и дамб обвалования, включающий банкетный и наслонный дренажи [1], выполненный из песчанно-гравелистых и каменных материалов. Основными недостатками данного технического решения являются:
- потребность большого количества каменного и песчано-гравелистого материала;
- сложность производства работ по укладке обратных фильтров;
- низкая эффективность работы и биопозитивность конструкции.
Цель изобретения - снижение трудоемкости строительства, повышение эффективности и биопозитивности конструкции.
Указанная цель достигается тем, что в способе возведения комбинированного дренажа, включающем банкетный и наслонный дренажи, наслонный дренаж и водоприемную часть банкетного дренажа выполняют из гибких тюфяков, состоящих из плотных рядов легких фашин, завернутых в геосетку и уложенных нормально к направлению фильтрационного потока, а банкетную призму дренажа возводят из габионных тюфяков, заполнитель которых выполняют из легких фашин и перфорированных труб, уложенных чередующими рядами и завернутых в габионную сетку, причем габионные тюфяки укладывают в основание и на гребне банкетной призмы нормально к направлению фильтрационного потока, а в теле призмы - по направлению фильтрационного потока. Вокруг банкетной призмы из габионных тюфяков устраивают местами перевязочные кольца из арматурных проволок, которые прикрепляют к анкерам, устроенным выше верха наслонного дренажа на расстоянии друг от друга, а легкие фашины диаметром 15-20 см изготавливают из сухого камыша длиной 2-2,5 м.
На фиг.1. показано поперечное сечение земляного сооружения (плотины или дамбы) по оси комбинированного дренажа; на фиг.2 - план комбинированного дренажа с горизонтальным разрезом по средине банкетной призмы; на фиг.3. - гибкий тюфяк из легких фашин, завернутых в геосетку; на фиг.4. - габионный тюфяк из легких фашин и перфорированных труб, завернутых в габионную сетку; на фиг.5. - легкая фашина.
Комбинированный дренаж состоит из наслонного дренажа 1 и банкетного дренажа 2; наслонный дренаж 1 и водоприемная часть 3 банкетного дренажа 2 возведены из гибких тюфяков 4, выполненных из легких фашин 5 и геосетки 6; призму банкетного дренажа 2 сложена из габионных тюфяков 7, выполненных из легких фашин 5, перфорированных труб 8 и габионной сетки 9. В основание 10 и на верху 11 банкетного дренажа 2 габионные тюфяки 7 уложены вдоль откоса и нормально к направлению фильтрационного потока, а в теле дренажа 2 - по направлению фильтрационного потока. Вокруг банкетной призмы местами устроены перевязочные кольца 12 из арматурных проволок, прикрепленных к анкерам 13.
Способ возведения комбинированного дренажа биопозитивной конструкции осуществляется и работает следующим образом. По предлагаемому способу заранее заготавливаются легкие фашины 5 из сухого камыша. После у подошвы низового откоса разрабатывается котлован, и планируется площадка в основании для возведения банкетного дренажа 2. По всей площади основания и в районе водоприемной части укладывают гибкие тюфяки 4 нормально к направлению фильтрационного потока. Далее сверху гибких тюфяков 4 раскладывают на определенном расстоянии друг от друга арматурные проволоки для перевязочных колец 12. Сверху них до гребня банкетного дренажа 2 возводят банкетную призму из габионных тюфяков 7 вместе с водоприемной частью 3 из гибких тюфяков 4. После этого вокруг дренажной призмы затягивают арматурные проволоки с образованием плотных перевязочных колец 12. После чего пазухи за банкетным дренажом 2 и земляным сооружением заполняют грунтом и планируют низовой откос. Затем намечают места устройства анкеров 11 чуть выше верхней линии наслонного дренажа 1, разрабатывают ямы глубиной 0,5-0,7 м, устраивают опалубки с установкой анкеров, заливают бетоном (М-100). После набора прочности бетона заравнивают откос и возводят наслонный дренаж 1, для чего укладывают плотными рядами гибкие тюфяки 4 вдоль откоса нормально к направлению фильтрационного потока, начиная от верха водоприемной части банкетного дренажа 2 до линии выше уровня максимально возможного насыщения водой грунтов тела сооружения. Перевязочные кольца 12 с помощью арматурных проволок, проходящих поверху наслонного дренажа, прикрепляют к анкерам 13.
Комбинированный 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 1. Далее гибкие тюфяки 4 свободно принимают воду из-за их высокой водопроницаемости и пропускают в водосборную часть 2 банкетной призмы, состоящей из габионных тюфяков 7. И при водонасыщении тюфяков 7 до верха вода легко потечет по трубам 8 и фашинам 5 по уклону в НБ. При высоких уровнях воды в НБ, близких и выше отметки гребня 11 банкетного дренажа, прием и отвод профильтровавшейся воды обеспечивается наслонным дренажом 1. Дренаж предлагаемой конструкции рекомендуются использовать в средне- и низконапорных грунтовых плотинах и дамбах обвалования территорий, когда в НБ возможны высокие уровни воды при обычных эксплуатационных условиях. Гибкие тюфяки 4 и 7 обеспечивают безопасный прием и отвод профильтровавшей воды через тело земляного сооружения. Устойчивость и прочность конструкции дренажа обеспечивается габионными тюфяками 7 и арматурными стержнями и кольцами 12, прикрепленными к анкерам 13.
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 наслонный дренаж 1 и водоприемную часть 3 банкетного дренажа 2, предотвращают фильтрационные деформации прилегающих грунтов. При этом исключается вынос и проникновение мелких частиц грунта в гибкие тюфяки 4 и габионные тюфяки 7. В свою очередь, габионные тюфяки 7, состоящие из легких фашин 5 и перфорированных труб 8, обеспечивают накопления и свободный отвод в НБ профильтровавшей воды.
Таким образом, предлагаемая конструкция комбинированного дренажа для земляных плотин и дамб обвалования будет обеспечивать эффективный прием и безопасный отвод профильтровавшей воды через тело сооружений при нормальных и форсированных уровнях воды в ВБ и НБ. Вместе с тем комбинированный дренаж превращается в бипозитивное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, воспринимается природой как родственный ей элемент. Комбинированный дренаж биопозитивной конструкции может эффективно работать без капитального ремонта 15-20 лет в связи с тем, что камыш является высоко дренирующим и достаточно стойким материалом, который способен держаться в водной среде 20-25 лет и более. При периодическом увлажнении и высыхании камыш сохраняет свою форму 10-15 лет и не разлагается.
Со временем наслонный дренаж и верх банкетного дренажа 2 будут зарастать зелеными растениями. Структура легких фашин 5 из камыша способствует к эффективному зарастанию зеленых насаждений и повышению биопозитивности конструкции дренажа. При этом существенное влияние на фильтрационные качества дренажа зеленые растения не оказывают. При сильном зарастании травами и кустарниками водопроводящая способность верхних рядов фашин 5 может уменьшится. И в этом случае безопасный отвод профильтровавшей воды будет обеспечен, так как часть воды будет просачиваться на верх дренажа и по верху его уходить в НБ из-за большого уклона.
При ухудшении со временем фильтрационных свойств гибких тюфяков 4 наслонного дренажа 1 их легко можно заменить новыми, вручную без применения строительной техники.
Предлагаемый способ возведения комбинированного дренажа биопозитивной конструкции рекомендуется использовать на равнинных участках рек при строительстве и реконструкции средненапорных и низконапорных земляных плотин и дамб обвалования территорий, где отсутствуют в достаточном количестве каменный и гравелистый материал. А также - в труднодоступных местах, где использование тяжелой техники затруднено.
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.