ЭФФЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ДРЕНАЖНЫХ УСТРОЙСТВ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Курбанов С.О., к.т.н., доцент

Кабардино-Балкарский государственный аграрный

университет им. В.М. Кокова

Дренажные устройства в составе земляных сооружений играют важную роль в обеспечении эффективности и надежности их работы. Обеспечение надежности работ дренажных устройств является актуальной проблемой при строительстве гидротехнических сооружений является. Дренажные устройства предназначены для безопасного приема и отвода профильтровавших вод от сооружений с целью осушения их массивов и повышения фильтрационной прочности грунтов тела и оснований. Существующие типы и конструкции дренажей, используемых в составе грунтовых плотин и дамб обвалования характеризуются низкой эффективностью работ и сложной технологией их устройства [1,2,3]. В связи с этим возникла необходимость исследовать эффективность работы существующих типов дренажей и разработать более эффективные и биопозитивные конструкции и технологии возведения дренажных устройств в составе земляных сооружений. Были изучены и исследованы все виды дренажных устройств и проблему эффективности их работы в составе ГТС. Результаты показали, что применяемые в настоящее время конструкции дренажных устройств нуждаются в совершенствовании и адабтировании к природной среде, а также в разработке природоохранных технологий их возведения.

Наиболее ответственной частью строительства, широко используемых дренажей, является правильный подбор и соблюдение технологии укладки слоев обратных фильтров из песчано-гравелистых материалов. От соблюдения этих требований полностью зависеть эффективность и надежность работы дренажного устройства и всего сооружения. На практике наиболее широко распространены дренажные устройства (банкетные, наслонные, горизонтальные и комбинированные) с обратными фильтрами из песчано-гравелистых и галечниковых материалов, подобранные по методике допустимых характеристик фракционного состава каждого слоя. Однако анализ опыта строительства таких дренажей показывает, что они характеризуются низкой надежностью работ, часто выходят из строя, происходит заиление и засорение слоев фильтра. Очень сложно заменить и заново уложить слои обратных фильтров, сложная и трудоемкая технология не позволяет это сделать.

Автором разработан ряд новых эффективных конструкций дренажных устройств из природных материалов, защищенные патентами на изобретения.

Наслонный дренаж биопозитивной конструкции [4,5]

Основная часть наслонного дренажа состоит из гибких тюфяков, выполненных из сетчатых оболочек и дренирующего заполнителя из рядов легких фашин, тяжелых тюфяков из местного и растительного грунтов и мешков из геосетки. Строится наслонный дренаж вручную. Вначале заготавливают сухой камыш в необходимом объеме для изготовления легких фашин и тюфяков из них, а также мешки из геосетки, размеры которых могут изменятся в больших пределах (от 0,3×0,5 м до 0,7×1,5 м). Планируют низовой откос и в основании разрабатывают траншею под тяжелые тюфяки, затем возводят наслонный дренаж из легких фашин, гибких и тяжелых тюфяков. Все гибкие тюфяки в границах их соединения между собой прикрепляют с помощью арматурной проволоки к бетонным анкерам, устроенным в сухом грунте выше уровня депрессионной поверхности фильтрационного потока.

Наслонный дренаж работает следующим образом. Фильтрационный поток воды под действием гидростатического напора верхнего бьефа (ВБ), двигаясь через тело земляного сооружения с определенным уклоном, выходит на низовой откос, где и расположен дренаж. При этом происходит прием профильтровавшей воды нижними рядами легких фашин, расположенных нормально к направлению фильтрационного потока. Далее вода проходит в верхние ряды фашин, расположенных по линии направления фильтрационного потока, которые ускоренно отводят ее в нижний бьеф (НБ). Тяжелые габионные тюфяки 9 в основании низового откоса и бетонные анкера Со временем наслонный дренаж будет зарастать зелеными растениями, начиная с основания низового откоса. Рекомендуется использовать его на равнинных участках рек при строительстве и реконструкции низконапорных земляных плотин и дамб обвалования территорий, где отсутствуют в достаточном количестве каменный и гравелисто-песчаный материал, а также в труднодоступных местах, где использование тяжелой техники затруднено.

Горизонтальный дренаж земляных сооружений и способ его возведения [6,7].

Горизонтальный дренаж возводится по аналогичной вышеописанной технологии из фашин и гибких тюфяков. Горизонтальный дренаж работает следующим образом. Фильтрационная вода, двигаясь под действием гидростатического напора со стороны ВБ через поры грунтов тела плотины или дамбы, попадает в зону водоприемной части дренажа. Далее гибкие тюфяки свободно принимают воду из-за их высокой водопроницаемости и пропускают через легкие фашины и перфорированные трубы в водосборную часть и отводят в НБ.

Комбинированный дренаж биопозитивной конструкции [8,9]. Комбинированный дренаж состоит из наслонного дренажа и банкетного дренажа, выполненных из фашин, гибких и габионных тюфяков.

Конструкция дренажа обеспечивает прием и безопасный отвод профильтровавшей воды через тело сооружений при нормальных и форсированных уровнях воды в ВБ и НБ. Однако при наличии восходящих фильтрационных потоков через основания сооружений эффективность работы дренажа значительно снижается. В связи с этим конструктивная схема дренажа была усовершенствована и оформлена заявка на полезную модель, заявка зарегистрирована и получено положительное заключение формальной экспертизы [10].

Проектирование и расчет элементов комбинированного дренажа осуществляется в соответствии с действующими строительными нормами и правилами с учетом фактических условий (топографических, гидрологических геологических и гидрогеологических) на рассматриваемом участке, где возводятся земляные плотины и дамбы. Все элементы комбинированного дренажа изготавливаются вручную на месте укладки с частичным использованием механических приспособлений и строительной техники (экскаватора и автомобиля). Комбинированный дренаж особенно эффективно в труднодоступных условиях рек на их равнинных и предгорных участках, где возводятся низконапорные земляные плотины и дамбы из мелкопесчаных и глинистых грунтов. Фильтрационная вода, двигаясь под действием гидростатического напора со стороны верхнего ВБ через поры грунтов тела плотины или дамбы и их основание, попадает в зону водоприемных частей дренажей 1 и 2. Далее гибкие тюфяки 4 и габионные тюфяки 8 обеспечивают безопасный прием и отвод профильтровавшейся воды через тело и основание земляного сооружения. В конструкции всех вышеописанных дренажей основным фильтрационным материалом используется сухой камыш - достаточно стойкий и прочный природный материал, который эффективно работает в условиях водной среды и является высокодренирующим материалом. Гибкие и габионные тюфяки, используемые в дренажах, в том числе играют и мелиоративную роль, сохраняя влагу в долгое время.

Предлагаемые технические решения обеспечивают не только эффективную работу дренажных устройств, но и повышают надежность работы грунтовых плотин и дамб. Основным ожидаемым эффектом является обеспечения снижения материальных затрат на строительство и срока возведения дренажных устройств в составе земляных сооружений в наиболее труднодоступных местах горных и предгорных зон. Конструирование и ускоренный монтаж всех этих дренажных устройств обеспечивается в основном за счет сборных изделий (фашин, тюфяков и др.), которые легко компонуются и соединяются между собой.

Основными свойствами, подтверждающими эффективность и достоинства дренажных устройств являются водопроницаемость, гибкость, прочность, долговечность, экологичность, экономичность и быстрота возведения.

Литература:

1.Гидротехнические сооружения. Часть 1. Учебник для вузов. - Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. - 576 с.

2.Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. / Под общей редакцией д-ра техн.наук проф. В.П.Недриги. - М.: Стройиздат, 1983, с.172-173, с.491

3.Курбанов С.О., Созаев А.А. Теоретические основы и экологические проблемы регулирования русел рек, каналов и водохозяйственного строительства в прибрежных зонах Юга России. /Юг России: экология, развитие. 2008. №1, с. 99-103.

4.Наслонный дренаж биопозитивной конструкции / Курбанов С.О.,Курбанов К.С.

Патент на изобретение RUS №2399720 18.08.2008 .

5. Способ возведения наслонного дренажа биопозитивной конструкции.

Курбанов С.О., Шахмурзов М.М., Гетиева Л.А.

Патент на изобретение RUS №2393294 04.05.2009

6.Горизонтальный дренаж земляных сооружений.

Курбанов С.О.,Апажев А.К., Мишаев Т.Р.

Патент на изобретение RUS №2392373 10.03.2009

7.Способ возведения горизонтального дренажа. / Курбанов С.О.,Курбанов К.С.

Патент на изобретение RUS №2399721 12.02.2009

8. Комбинированный дренаж биопозитивной конструкции / Курбанов С.О.,Курбанов К.С. Патент на изобретение RUS № 2400596 12.02.2009

9.Способ возведения комбинированного дренажа биопозитивной конструкции. /

Курбанов С.О., Шахмурзов М.М., Кожоков М.К.

10. Заявка на выдачу патента на полезную модель № 2015120114/17(031079) от 27.05.15г Комбинированный дренаж /Авт. Курбанов С.О. Аттасауова Д.М.