Причины появления дефектов полиэтиленовых труб при их укладке узкотраншейным дреноукладчиком

НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 631.6.3.13.10

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ ПРИ ИХ УКЛАДКЕ УЗКОТРАНШЕЙНЫМ ДРЕНОУКЛАДЧИКОМ

© 2003 г. В.Л. Ермоленко

Согласно «Кадастру мелиоративного состояния орошаемых и осушаемых земель», свыше 12 % всех орошаемых земель Российской Федерации находится в неудовлетворительном мелиоративном состоянии. Дренаж орошаемых территорий является важнейшим условием высокопродуктивного использования земельно-водных ресурсов и охраны окружающей среды. Поэтому в качестве первоочередной задачи выдвигается обеспечение высокоэффективной работы всех элементов коллекторно-дренажной сети.

Следует отметить, что современным техническим требованиям достаточно полно отвечает горизонтальный дренаж, не требующий затрат электроэнергии, долговечный, простой в эксплуатации, который в закрытом варианте не препятствует перемещению сельскохозяйственных машин по полям. Закрытые дрены делают обычно из пластмассы диаметром 100-200 мм. Пластмассовые дренажные трубы отличаются высокой прочностью, долговечностью и устойчивостью к агрессивным средам, легкостью и гибкостью, большой длиной, повышенной и равномерно расположенной водоприемной поверхностью, строительной технологичностью. Этот вид труб широко применяется при строительстве дренажа не только в нашей стране, но и за рубежом. Так, в Нидерландах доля дренажа из пластмассовых труб составляет 100 %, в Германии -85, в Соединенных Штатах - 50 %. В США ежегодно выпускается до 30 тыс. км гофрированных труб из полиэтилена и ПВХ [1].

Общая площадь орошаемых земель Ростовской области в 2000 г. составляла 292 тыс. га, в том числе 192 тыс. га - в хорошем мелиоративном состоянии, 41 тыс. га - в удовлетворительном и 58 тыс. га - в неудовлетворительном состоянии. По данным департамента «Ростовмелиоводхоз» на Северном Кавказе построено всего 20,6 тыс. км дренажа, в Ростовской области - 6,1 тыс. км, из которых 4,2 тыс. км (69 %) составляет закрытый пластмассовый дренаж [2].

Работоспособность закрытой коллекторно-

дренажной сети в большой степени зависит от своевременного выявления причин повреждений и разрушений основных элементов сети. Практика показывает, что дефекты закрытого горизонтального дренажа могут появляться как в процессе его строительства (строительные дефекты), так и в процессе его эксплуатации. Выход из строя отдельных конструктивных элементов, как правило, приводит к нарушению работоспособности всей дренажной системы, а значит, к дальнейшему ухудшению мелиоративного состояния орошаемых земель и снижению почвенного плодородия.

Большие дефекты закрытого горизонтального дренажа возникают при укладке дренажных труб на дно траншеи:

- сдавливание (сплющивание) дренажной трубы в результате некачественной обсыпки трубы объемным фильтрующим материалом за счет обрушения стенок траншеи или некачественного уплотнения грунта при обратной засыпке дренажной траншеи;

- образование «колен» (сифонных перегибов) на дренажных линиях;

- нарушение целостности дренажной линии;

- нарушение целостности и соосности дренажной и асбестовой труб при входе или выходе из дренажного колодца или устья дренажной линии.

В процессе эксплуатации появляются деформации дренажных сооружений (дренажных линий, колодцев, устьевых конструкций). Что касается самих дренажных труб, они заиливаются, в них проникают корни растений; отверстия перфорации дренажных труб «зарастают», приводя к уменьшению поперечного сечения как самой дренажной трубы, так и площади отверстия перфорации и даже к прекращению функционирования дренажной системы [3].

Наиболее характерными признаками неисправного состояния коллекторно-дренажной сети являются:

- застой воды над закрытыми дренами, образование луж и вымочек на поверхности поля;

- угнетенное состояние или гибель сельскохозяйственных культур от избытка влаги;

- просадки, провалы грунта, промоины над дренами;

- медленное просыхание почвы в полосе дрены после схода талых вод и в период дождей, поливов;

- прекращение или уменьшение стока воды из отдельных дрен по сравнению с расположенными рядом и находящимися в одинаковых условиях.

Большинство дефектов закрытого горизонтального дренажа является результатом недоброкачественного строительства, отсутствия контроля качества построенного дренажа и конструктивных недостатков экскаватора-дреноукладчика. Без устранения этих дефектов невозможны нормальное функционирование и промывки дренажных труб для ликвидации заиления.

С целью возможного предупреждения появления дефектов при строительстве закрытого горизонтального дренажа нами проанализированы различные конструкции трубоукладчика и предложено устройство, защищенное патентом Российской Федерации [4].

Предложенный трубоукладчик закрытого горизонтального дренажа (ЗГД) представляет собой устройство в виде усеченного конуса полутрубы длиной около 4 м. Указанная труба крепится к бункеру экска-ватора-дреноукладчика (рисунок).

Дренажная труба

Сыпучий защитно-фильтрующий материал

Трубоукладчик ЗГД

Формователь-уплотнитель 3 выполнен из металла в виде конусообразующей рифленой рабочей поверхности, ширина которой соответствует ширине траншеи, на дно которой укладывается дренажная труба. Формователь-уплотнитель присоединен к коробчатому отсеку с помощью шарнира 4.

Между задней стенкой коробчатого отсека 1 и формователем-уплотнителем закреплена прижимная пружина 2, усилие которой передается через формо-ватель на уплотняемый слой защитно-фильтрующего материала (ЗФМ). В процессе работы дреноукладоч-ной машины сыпучий ЗФМ высыпается из коробчатого отсека 1 и обсыпает уложенную на дно траншеи дренажную трубу. Сыпучий ЗФМ уплотняется благодаря сужению внутреннего конуса формователя-уплотнителя 2. Степень сжатия (уплотнения) ЗФМ увеличивается за счет воздействия прижимной пружины 2 на формователь-уплотнитель. Кроме уплотнения сыпучего ЗФМ, формователь-уплотнитель предохраняет дренажную трубу от деформации (сдавливания) грунтом обрушивающихся стенок дренажной траншеи. Обрушивающийся со стенок траншеи грунт и грунт, засыпаемый в траншею с продольного транспортера дреноукладочной машины, падает на формо-ватель-уплотнитель, расположенный над дренажной трубой, тем самым защищая ее от деформации. После продвижения дреноукладчика (а значит и формователя-уплотнителя) грунт придавливает дренажную трубу и не позволяет ей оторваться от дна траншеи. Длина формователя-уплотнителя принимается равной глубине дренажной траншеи, а внутренний диаметр конуса в его задней части больше диаметра дренажной трубы на толщину сыпучего ЗФМ, отсыпаемого над дренажной трубой.

Таким образом, применение формователя-уплот-нителя с конусообразной внутренней поверхностью позволяет уплотнять слой сыпучего ЗФМ над дренажной трубой, что исключает ее вспучивание и повреждение (сдавливание) грунтом, обрушивающимся со стенок траншеи или поступающим в дренажную траншею при ее обратной засыпке, т.е. устраняет появление строительных дефектов ЗГД, улучшая качество его строительства.

Литература

1. Fisher L.S., Jarret A.R. Sediment retention of efficiency of synthetic filter fabrics // Trans. of ASAE. St. Joseph. Mich. 1984. Vol. 27, № 2, P 429-436.

2. Отчеты РГМП «Ростовмелиоводхоз» за 1999-2000 гг.

3. Коршиков А.А., Миронов В.И. и др. Механизация строительства и эксплуатации дренажных систем в зоне орошения: Учеб. пособие. Новочеркасск, 1996.

4. Пат. № 2188280 (Российская Федерация). Бункер дрено-укладочной машины / А.А. Коршиков, В.И. Миронов, В.Л. Ермоленко // Б. И. 2002. № 24.

23 декабря 2002 г.

Новочеркасская государственная мелиоративная академия