ДРЕНАЖНАЯ ЗАВЕСА

Полезная модель относится к области осушения грунтов и может быть использована на застроенных территориях для устранения вредного влияния подземных вод путем понижения их уровня.
Известен дренаж песчаных грунтов, выполненный в виде группы скважин, которые расположенных по одной прямой с шагом 10-15 метров. Скважины армированы перфорированными обсадными трубами и снабжены слоем щебня на дне. При этом в скважинах размещены виброисточники, которые возбуждают упругие колебания в диапазоне 60-1500 Гц с ориентированием их воздействия вдоль прямой соединяющей скважины, и патрубки от вакуумного насоса для откачки вод (см. п РФ №2018562 по кл. E02D 19/10, E02D 19/06, E21F 16/00 заявл. 04.09.1991, опубл. 30.08.1994 «Способ водопонижения песчаных грунтов»). Откачка грунтовых вод с помощью такого дренажа происходит в условиях усиленной фильтрации грунтовых вод от вибровоздействия на массив грунта.
Недостатками такого дренажа являются высокие затраты на понижение уровня грунтовых вод в массиве грунта, обусловленные необходимостью вибровоздействия на грунт, принудительной откачки вод из скважин и последующего транспорта этих вод к водоочистным сооружениям, где они должны быть очищены от вредных примесей, неизбежно попадающих в них на застроенных территориях.
Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому результату и выбранной в качестве прототипа является дренажная завеса, содержащая заполненную фильтрующим материалом траншею, расположенную вокруг защищаемого сооружения. На дне траншеи имеется слой из затвердевшего вспененного цементно-песчаного раствора, в котором выполнен сквозной канал для отвода грунтовых вод к шахтным колодцам, которые расположены в створе траншеи и снабжены оборудованием для откачки грунтовых вод, поступающих из окружающего массива грунта (см. а.с. СССР №1288267 по кл. E02D 19/10 заявл. 20.05.1985, опубл. 07.02.1987 «Способ сооружения дренажной завесы»).
Понижение уровня грунтовых вод в массиве грунта с помощью дренажной завесы-прототипа не требует затрат, обусловленных вибровоздействием на грунт, однако оно также связано с высокими затратами, т.к. предполагает принудительную откачку грунтовых вод из шахтных колодцев и их принудительную транспортировку к очистным сооружениям для очистки. При этом возможна ситуация, когда защищаемое
сооружение расположено вблизи стационарного водоема, а очистные сооружения расположены на значительном расстоянии от защищаемого сооружения. В этом случае грунтовая вода, перехваченная дренажной завесой, могла бы быть сброшена самотеком в водоем, но из-за невозможности сброса ее в неочищенном виде вынужденно транспортируется к отдаленным очистным сооружениям.
Задачей настоящей полезной модели является снижение затрат на понижение уровня грунтовых вод в прилегающем к стационарному водоему массиве грунта, для которого характерно превышение уклона уровня грунтовых вод над уклоном поверхности земли.
Техническим результатом, получаемым при реализации полезной модели, является обеспечение очистки поступающих из окружающего массива грунтовых вод при их транспортировке самотеком к месту сброса.
Указанная задача решается за счет того, что в известной дренажной завесе, включающей расположенную вокруг, по крайней мере, части защищаемого сооружения траншею с фильтрующим материалом и дреной в придонной части, согласно полезной модели, завеса снабжена основным поглощающим колодцем, сообщенным с нижним по уклону участком дрены посредством уложенного с уклоном отводящего коллектора, причем основной поглощающий колодец выполнен так, что его дно заглублено ниже кровли водопоглощающего слоя грунта, а верхняя зона оборудована фильтрующим элементом, расположенным ниже устья отводящего коллектора.
Уровень верха фильтрующего элемента в основном поглощающем колодце может превышать уровень грунтовых вод не менее чем на величину Δh, определяемую по формуле: Δh=2S, где S - индивидуальное гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента в метрах.
Дренажная завеса может быть снабжена, по крайней мере, одним дополнительным поглощающим колодцем, сообщенным посредством нисходящей трубы с основным поглощающим колодцем, причем дополнительный поглощающий колодец выполнен так, что его дно заглублено ниже кровли водопоглощающего слоя грунта, а верхняя зона оборудована фильтрующим элементом, расположенным ниже устья нисходящей трубы.
Фильтрующий элемент может быть выполнен в виде сменного контейнера, заполненного фильтрующим материалом.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая дренажная завеса неизвестна, т.е. соответствует критерию новизна.
Дренажная завеса может быть выполнена любым предприятием, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использована при понижении уровня грунтовых вод на застроенной территории, характеризующейся превышением уклона уровня грунтовых вод над уклоном поверхности земли, т.е. является промышленно применимой.
Из-за того, что заявляемая дренажная завеса предназначена для территорий, на которых уклон уровня грунтовых вод больше уклона поверхности земли, перепад высот между этими уровнями позволяет разместить между ними поглощающий колодец. Это, в свою очередь, позволяет собранные дреной траншеи с фильтрующим материалом грунтовые воды направить самотеком в водопоглощающий слой грунта по отводящему коллектору через фильтрующий элемент поглощающего колодца. Фильтрующий элемент очищает воду от нефтепродуктов, а последующая фильтрация воды через слои грунта, довершая процесс очистки, позволяет сбросить в близко расположенный стационарный водоем воду, которая удовлетворяет санитарным требованиям.
Выполнение основного поглощающего колодца так, что уровень верха фильтрующего элемента в нем превышает уровень грунтовых вод на указанную величину, позволяет избежать переполнения колодца и, тем самым, избежать поступления в окружающий грунт неочищенной воды.
Избежать поступления в окружающий грунт неочищенной воды позволяет и выполнение дренажной завесы с несколькими расположенными друг за другом поглощающими колодцами. При таком выполнении дренажной завесы грунтовая вода, не перехваченная основным поглощающим колодцем, попадает по нисходящей трубе в дополнительный поглощающий колодец и там поглощается.
Выполнение фильтрующего элемента в виде сменного контейнера позволяет производить его замену при возникновении такой необходимости из-за загрязнения фильтрующего элемента.
Таким образом, заявляемая дренажная завеса, обеспечивая очистку поступающих из окружающего массива грунтовых вод при их транспортировке самотеком к месту сброса, позволяет снизить затраты на понижение уровня грунтовых
вод в прилегающем к стационарному водоему массиве грунта, для которого характерно превышение уклона уровня грунтовых вод над уклоном поверхности земли.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1. Дренажная завеса, план.
Фиг.2 Разрез А-А на фиг.1
Фиг.3 Разрез Б-Б на фиг.1
Дренажная завеса включает расположенную вокруг защищаемого сооружения 1 траншею 2 с фильтрующим материалом и дреной 3 в придонной части, а также основным поглощающим колодцем 4, сообщенным с нижним по уклону участком дрены 3 посредством уложенного с уклоном отводящего коллектора 5. Основной поглощающий колодец 4 выполнен так, что его дно заглублено ниже кровли водопоглощающего слоя 6 грунта, а верхняя зона оборудована фильтрующим элементом 7. Фильтрующий элемент 7 расположен ниже устья 8 отводящего коллектора 5 в стенке поглощающего колодца 4. Ниже фильтрующего элемента 7 колодец 4 заполнен фильтрующим материалом, например щебнем.
Дренажная завеса может быть выполнена так, что уровень верха фильтрующего элемента в основном поглощающем колодце 4 превышает уровень грунтовых вод (УГВ) не менее чем на величину Δh, определяемую по формуле: Δh=2S, где S - индивидуальное гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента 7 в метрах.
Дренажная завеса может быть выполнена так, что она снабжена одним дополнительным поглощающим колодцем 9, сообщенным с основным поглощающим колодцем 4 посредством уложенной с уклоном в сторону дополнительного поглощающего колодца 9 нисходящей трубы 10. Дренажная завеса также может быть снабжена не одним, а рядом следующих друг за другом дополнительных колодцев 9. Каждый из дополнительных поглощающих колодцев 9 выполнен так, что его дно заглублено ниже кровли водопоглощающего слоя 6 грунта, а верхняя зона оборудована фильтрующим элементом 7, расположенным ниже устья 11 нисходящей трубы 10.
Фильтрующий элемент 7 может быть выполнен в виде сменного контейнера, заполненного фильтрующим материалом, например активированным углем и механическими фильтрующими элементами (сетками).
При сооружении дренажной завесы на дно отрытой с проектным уклоном вокруг защищаемого сооружения 1 траншеи 2 укладывают слой песка, на который укладывают дрену 3, поверх которой последовательно укладывают слои фильтрующего
материала - щебня и песка, поверх которого насыпают слой грунта. Отводящий коллектор 5 и нисходящую трубу 10 укладывают в отрытые с проектным уклоном траншеи, соединяющие соответственно нижний по уклону участок дрены 3 с основным поглощающим колодцем 4 и основной поглощающий колодец 4 с дополнительным поглощающим колодцем 9. Затем производят обратную засыпку траншей с уложенными в них отводящим коллектором 5 и нисходящей трубой 10. Основной 4 и дополнительные 9 поглощающие колодцы отрывают так, что их дно располагается ниже кровли водопоглащающего слоя 6 грунта, причем желательно чтобы дно колодцев 4, 9 было ниже кровли водопоглощающего слоя 6 на 0,5-1,5 м, чтобы обеспечить фильтрацию воды из колодца не только через дно, но и через боковые стенки. На дно колодцев 4, 9 укладывают слой фильтрующего материала, например щебня, на который устанавливают фильтрующий элемент 7.
При работе дренажной завесы грунтовая вода поступает из окружающего защищаемое сооружение 1 массива грунта в фильтрующий материал, заполняющий траншею 2, и по дрене 3 и отводящему коллектору 5 отводится к основному поглощающему колодцу 4. Здесь вода через фильтрующий элемент 7 фильтруется в слой фильтрующего материала, расположенного под фильтрующим элементом 7, а через него поступает в водопоглощающий слой 6 грунта и далее в прилегающий стационарный водоем.