СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ДРЕНАЖА
DRAINAGE CONSTRUCTION METHOD

Изобретение относится к области осушения грунтов и устранения вредного влияния подземных вод путем понижения их уровня.
Известен способ строительства дренажа, включающий планировку площадей, устройство дренирующей подушки, вибропогружение трубчатого элемента в массив на заданную глубину, загрузку с помощью погрузчика в трубчатый элемент песка с одновременной заливкой воды и вибрированием, извлечение трубчатого элемента из грунта с выпуском в скважину песка и устройство временной грунтовой насыпи [Коновалов П.А. Строительство сооружений на заторфованных территориях, М., Стройиздат, 1995, с.59-60 - аналог].
Недостатками способа являются относительная сложность и недостаточная надежность, т.к. требуется погрузчик для загрузки песка в трубчатый элемент и возникают сложности с раскрытием наконечника трубы.
Ф
д
Ф
д
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является способ строительства дренажа, включающий образование в грунтовом массиве вертикальных дренирующих зон путем погружения трубчатых элементов с заполнением их фильтрующим материалом и последующим извлечением этих элементов с одновременным выпуском фильтрующего материала в грунтовый массив через открытый нижний торец трубчатого элемента. Перед погружением трубчатых элементов на поверхность грунтового массива отсыпают слой фильтрующего материала, а при погружении трубчатых элементов, на боковой поверхности которых предварительно выполняют отверстия, в них подают воду и одновременно подвергают вибрационному воздействию. Мощность слоя фильтрующего материала устанавливают по соотношению m/m=0,15÷0,5, где m - мощность слоя фильтрующего материала; m - глубина дренажа [а.с. СССР №1792466, 1990 г. - прототип].
Недостатками способа по прототипу являются ограниченная дренирующая способность круглых в сечении дрен, необходимость использования воды, которая не только выполняет положительные функции, но и отрицательные функции, заключающиеся в дополнительном обводнении грунта и придании песку в определенных случаях некоторой связанности.
Технической задачей изобретения является повышение осушительной способности дренажа и достижение подвижности дренирующего материала при заполнении дрен с использованием сухой технологии.
Для решения технической задачи, в способе строительства дренажа, включающем отсыпку на поверхность грунтового массива слоя фильтрующего материала, образование в грунтовом массиве вертикальных дренирующих зон путем погружения перфорированных трубчатых элементов с заполнением их фильтрующим материалом с помощью подачи под давлением текучей среды и вибрационного воздействия и последующего извлечения трубчатых элементов с одновременным выпуском фильтрующего материала в грунтовый массив через открытые нижние торцы трубчатых элементов, при этом вертикальные дренирующие зоны образуют в поперечном сечении по форме фигуры Роберваля, а в качестве текучей среды используется сжатый воздух под давлением от 4 до 8 атмосфер, причем каждый трубчатый элемент в массив в плане погружается с ориентацией поперечного сечения перпендикулярно соседним.
Сущность изобретения заключается в том, что вертикальные дренирующие зоны образуют в поперечном сечении фигуру Роберваля, в качестве текучей среды используется сжатый воздух под давлением от 4 до 8 атмосфер и погружение каждого трубчатого элемента в массив в плане осуществляется с ориентацией поперечного сечения перпендикулярно соседним. Вышеуказанные новые признаки позволяют предложенному техническому решению приобрести новые свойства, заключающиеся в достижении максимальной дренирующей способности дренажа за счет применения оптимального вытянутого поперечного сечения вертикальных дренирующих зон с максимальной водозахватной поверхностью (периметр фигуры Роберваля на 27% больше периметра круга с той же площадью). Кроме этого за счет оригинальных свойств циклоидных поверхностей, к которым относится и поверхность фигуры Роберваля, достигается наилучший режим формирования вертикальных дренирующих зон в грунтовом массиве путем погружения в них трубчатых элементов, т.е. уменьшается время образования дренирующих зон, сохранение оптимальной проницаемости грунта в контактной зоне дренажа и максимальная устойчивость образуемой дренажной полости в грунтовом массиве в процессе заполнения ее фильтрующим материалом. Такой новый признак, как использование в качестве текучей среды сжатого воздуха с заданными параметрами, позволяет в предложенном техническом решении достигнуть нового свойства, заключающегося в применении инертной среды по отношению к грунтовому массиву и песчаному фильтрующему материалу. Такой новый признак, как погружение каждого трубчатого элемента в грунтовый массив в плане с ориентацией поперечного сечения перпендикулярно соседним, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в равномерном осушении грунтового массива.
Таким образом, предлагаемый способ строительства дренажа, в сравнении с прототипом, за счет выбора оптимального сечения дренирующей зоны и параметров текучей среды, обеспечивает повышение осушительной способности дренажа при использовании сухой технологии, что и является новым техническим результатом заявляемого изобретения.
Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом. На фиг.1 схематично изображен трубчатый элемент в момент погружения в грунтовый массив; на фиг.2 изображено поперечное сечение трубчатого элемента; на фиг.3 изображена поверхность осушаемого грунтового массива с ориентацией в плане дрен относительно друг друга.
Предложенный способ строительства дренажа осуществляется следующим образом.
Ф
ф
д
д
На поверхности грунтового массива 1 над местом расположения будущих дренирующих зон отсыпают слой фильтрующего материала 2, при этом мощность слоя фильтрующего материала 2 (m) задают в соответствии с соотношением m/m=0,15÷0,5, где m - глубина дренажа (фиг.1).
После этого трубчатый элемент 3 устанавливают на бетонный башмак 7 и приступают к погружению трубчатого элемента 3 с поперечным сечением в виде фигуры Роберваля (фиг.2), подвергая его в течение всего процесса погружения вибрационному воздействию с помощью вибропогружателя 4. При погружении трубчатого элемента 3 фильтрующий материал 2, находящийся в области, прилегающей к трубчатому элементу 3, подвергают воздействию сжатого воздуха под давлением 4-8 атмосфер, который подается по трубопроводу 5 от компрессора (на чертеже не показан). Заполнение трубчатого элемента 3 фильтрующим материалом 2 производят в направлении снизу вверх во время пересечения трубчатым элементом 3 слоя фильтрующего материала 2 через боковые отверстия 6 в трубчатом элементе 3. По достижении нижним торцом трубчатого элемента 3 вместе с бетонным башмаком 7 проектной отметки 8 глубины дренирующей зоны приступают к извлечению трубчатого элемента 3 из грунтового массива 1 с помощью грузоподъемного механизма (на чертеже не показан). В процессе извлечения трубчатого элемента 3 производят выпуск фильтрующего материала 2 в грунтовый массив 1 через нижний торец трубчатого элемента, т.к. бетонный башмак 7 при извлечении трубчатого элемента 3 отделяется от последнего и остается в грунте (теряется). При этом продолжается воздействие на фильтрующий материал 2 сжатым воздухом в области, прилегающей к трубчатому элементу 3, и вибрационное воздействие на последний.
В результате всех этих операций образуются вертикальные дренирующие зоны с поперечным сечением в форме фигуры Роберваля. Выбор предельных параметров используемого сжатого воздуха обосновывается тем, что на строительной площадке эти параметры осуществляются в рабочих режимах строительных компрессоров, используемых например при отбойных работах. При этих параметрах достигается разжижение и текучесть зернистого фильтрующего материала.
В плане каждый эллиптический трубчатый элемент 3 с сечением в виде фигуры Роберваля в грунтовый массив 1 погружается так, чтобы соседние дрены 9 были ориентированы в плане во взаимно перпендикулярных направлениях (см. фиг.3).
Технико-экономический эффект предложенного технического решения по отношению к прототипу достигается тем, что не требуется использования воды для достижения надежности заполнения дренирующим материалом трубчатых элементов и дрен, это достигается использованием сухой технологии. Водозахватная способность дрен с сечением в виде фигуры Роберваля значительно выше, т.к. боковая поверхность этих дрен по отношению к дренам круглого поперечного сечения (при равных площадях сечений) выше на 27%. Кроме того, при образовании вертикальных дренирующих зон с поперечным сечением в форме фигуры Роберваля достигается максимальная устойчивость в процессе формирования дрен с сохранением достаточной проницаемости контактирующей с дреной части осушаемого грунтового массива.
Оптимальность выбранного сечения дренирующей зоны и параметров давления текучей среды подтверждена многочисленными испытаниями в полевых условиях. Расположение в плане сечений дрен с взаимно перпендикулярной ориентацией позволяет сохранить равномерность осушения массива.