Вертикальный дренаж участка. Вертикальный дренаж
При проектировании локальных очистных сооружений, где предусматривается комплекс мероприятий по очистке хозяйственного бытового стока, в дальнейшем, мы сталкиваемся с утилизацией очищенных стоков в пределах данного объекта, а попросту необходимо организовать правильный дренаж участка.
Существует большое количество технических решений по данному вопросу:
- Дренажный колодец;
- Подземные поля инфильтрации на базе труб;
- Современные дренажные поля на базе конструктивных элементов, таких как дренажные тоннели GRAF 300 , дренажные блоки GRAF EcoBloc ;
- Дренажные траншеи;
- Поля инфильтрации – Иловые карты;
- Сброс очищенной воды после обеззараживания на рельеф местности (канава, пожарный водоем и др.)
- Дренаж вертикального типа.
У каждого решения есть свои преимущества и недостатки.
Сегодня, мы остановимся на вертикальном дренаже.
Вертикальный дренаж участка – это комплекс мероприятий для утилизации воды (дождевой, грунтовой, после глубокой биологической очистки), с последующей инфильтрацией в материковые грунты. В некоторых случаях такой комплекс, в зависимости от геологического строения грунтов, решает задачу по водоотведению и утилизации воды на участке.
Дренаж вертикального типа применяется в тех случаях, когда на участке присутствуют грунты (глина, суглинки) со слабыми инфильтрирующими свойствами не способных принимать то количество воды, которое необходимо утилизировать. Однако если сделана геологическая разведка и на определенной отметке порода представлена такими грунтами как песок крупнозернистый, среднезернистый, мелкозернистый, который имеет отличные свойства для поглощения воды, тогда появляется шанс отвести воду от участка с наименьшими затратами.
На примере можно представить такую картину. Есть приусадебный участок и, согласно геологической разведке, вначале расположены глинистые грунты, а на глубине 8-10 метров находится песчаный слой. Однако этот слой находится на большой глубине, что затрудняет доступ к нему. Из-за этого создается ощущение, что уровень грунтовых вод максимально высокий и от воды можно избавиться только поверхностным отведением на рельеф (в придорожную канаву, в овраг, в лес и т.д.).
Другим решением может быть копка глубокого колодца на базе ж/б колец, но это дорогая процедура, включающая в себя стоимость материалов, работы, транспортные расходы и, при этом, не всегда попадется квалифицированная бригада, способная осадить кольца на такую глубину. Кольца, особенно в глинистых грунтах, может зажать, либо кольца, при копке, начнут смещаться относительно своей оси, что приведет к невозможности монтажа. Таких спецов, которые берутся за такую работу очень не много и, даже, если и возьмутся, не всегда есть гарантия успеха.
Для того, чтобы не рисковать и потратить Ваши финансовые средства с максимальной выгодой, применяется другой метод – это бурение скважины буровой машиной посредством шнека, диаметром не менее 300 мм. После того, как установка пробурила шахту закладывается специальный мешок из геотекстиля, который, в свою очередь, не дает кальматированию (заиливанию) щебеночной основы. Щебеночная основа – это наполнитель пространства шахты, который является отличным проводником для воды. Для более эффективной работы такой шахты (дрены), закладывается ПВХ труба, с предварительно насверленными отверстиями. Данная конструкция позволяет решить проблему с подтапливанием участка, утилизацией дождевой и понижением уровня грунтовых вод, также, может участвовать в комплексе с системой дренажа, канализации, отвода дождевой воды. Таких шахт может быть несколько, объединенных между собой в одном гидротехническом комплексе. Для более правильных расчетов необходим точный анализ геологического строения грунтов.
ТЕМА: Вертикальный дренаж
1. Введение
Вертикальный дренаж - вид дренажа, позволяющий с помощью дренажных скважин управлять водным и солевым режимами почв; один из новых способов мелиорации. Применение вертикального дренажа позволяет автоматизировать процесс управления водным режимом почв, что обеспечивает более стабильные и высокие урожаи, полностью механизировать строительные работы, в 3-5 раз увеличить производительность труда, более экономно расходовать водные ресурсы.
Впервые применен в 1923-1925 в США. Широко используется в республиках Средней Азии с 1950-х гг.
Вертикальный дренаж подразделяется на систематический дренаж (равномерное расположение водозаборных скважин на площади по углам квадратной или треугольной сетки), выборочный дренаж (скважины устраивают только на отдельных избыточно увлажнённых участках), береговой дренаж (линейная система скважин, ограждающая территорию от подтопления со стороны реки, водохранилища, озера), комбинированный дренаж (сочетание скважин с горизонт, дренажем).
Вертикальный дренаж применяют для регулирования водного режима почв путём создания:
осушительно-оросительных систем с использованием каптируемых скважинами подземных вод на дождевание;
для регулирования уровня грунтовых вод; для ограждения мелиорированных. площадей от притока грунтовых вод со стороны, от подтопления из рек, озер, водохранилищ;
для снижения напорности подземных вод и уменьшения (регулирования) притока воды в осушаемый пласт из глубинных напорных горизонтов;
для использования безнапорных и напорных подземных вод с осушаемого массива для орошения прилегающих суходолов, водоснабжения населенных пунктов, ферм и т.д.
Осушительно-оросительные системы вертикального дренажа - совокупность ГТС (скважин, оградительных и водоотводящих каналов, шлюзов, бассейнов-накопителей и др.), дождевых агрегатов, подземных или поверхностных трубопроводов, пунктов управления и средств автоматики.
Вертикальный дренаж нередко дополняется вакуумными системами - сифонами в виде подземных трубопроводов. В осушительных системах вертикального дренажа отсутствуют элементы, обеспечивающие орошение полей.
Весной и после затяжных дождей вертикальный дренаж работает в режиме осушения: включаются насосы скважин, и каптируемые ими грунт, воды подаются в наливные водоемы или в отводящие каналы.
Регулируя дебиты скважин и продолжительность их работы, можно обеспечить требуемую норму осушения. В засушливые периоды влажность корнеобитаемого слоя почвы регулируется дождеванием: включаются скважины и каптируемые ими подземные воды по закрытым трубопроводам подаются к дождевым агрегатам. Израсходованные на орошение запасы подземных вод восполняются в осенне-зимний и весенний периоды.
Для применения вертикального дренажа на осушаемых землях требуются определенные гидрогеологические, геоморфологические и почвенные условия, и прежде всего необходимо, чтобы покровные отложения были представлены достаточно водопроницаемыми грунтами, подстилаемыми мощным слоем водонасыщенных песчаных отложений.
Вертикальный дренаж - глубокий буровой колодец (буровая скважина), доходящий до мощного водоносного пласта и прорезающий его частично или полностью. Глубину колодца-скважины устанавливают в зависимости от геологического строения, гидрогеологических условий и глубины залегания водоносного слоя.
Обычно вертикальные колодцы (дрены) устраивают глубиной 30.80м и более, с диаметром 0,7.1 м с креплением стенок скважины обсадными трубами.
При откачке воды вертикальной скважиной уровень грунтовых вод вокруг дрены снижается, образуя воронку депрессии. Она может быть симметричной (при откачке воды из бассейна грунтовых вод) и асимметричной (при откачке из грунтового потока).
По расположению дрен в плане различают площадное (систематическое), когда надо опустить уровень грунтовых вод на орошаемой площади, и линейное, когда линия колодцев перехватывает грунтовый поток, поступающий на данную орошаемую площадь со стороны прилегающих земель.
Соответственно и дренаж рассматривают нескольких типов - систематический, линейный и выборочный. Последний тип приурочен к отдельным участкам, где требуется выборочное понижение уровня грунтовых вод.
По расположению в плане вертикальные скважины могут быть одиночными и групповыми. Если группа вертикальных скважин размещена в плане на расстоянии друг от друга меньшем, чем радиусы их влияния, то такие скважины называют взаимодействующими.
Водоприемная часть скважины снабжена фильтрами. Обычно фильтры изготавливают из круглых металлических перфорированных труб (можно применять также стержневые или другой конструкции и из других материалов). Возле каждой скважины устанавливают трансформатор от линии электропередачи, шкаф с оборудованием для автоматического управления работой насоса дрены. Для организации телеуправления и обслуживания вертикальные скважины объединяют в системы по 20.100 скважин.
Вертикальный дренаж целесообразно устраивать при таком геологическом строении толщи грунтов, где имеются мощные крупнозернистые или галечниковые водоносные слои с напорными водами без сплошных водоупорных прослоек, с водопроводимостью водоносного слоя Т более 100 м 2 /сут:
где k - коэффициент фильтрации грунта водоносного слоя, м/сут;
m - мощность этого слоя, м,
и обеспечивается хорошая гидравлическая взаимосвязь между всеми слоями грунтов, слагающих всю толщу от поверхности земли до водоупора (включая водоносный слой).
Проектирование вертикального дренажа сводится к созданию нисходящего тока воды, определяемого из анализа водно-солевого баланса, и обеспечению необходимого понижения поверхности грунтовых вод на орошаемом массиве. Исходя из этого положения, сначала определяют параметры системы, то есть тип дренажа, его производительность и прочее, а затем рассчитывают параметры скважин, их число, расстояния между ними, дебиты и в конечном итоге конструкцию скважины и насосное оборудование к ней.
Целесообразность строительства вертикальных дрен при различной водопроводимости решают в результате технико-экономических расчетов.
Вертикальный дренаж применяют как на орошаемых, так и на осушаемых землях, в зонах недостаточного, неустойчивого и избыточного увлажнения.
Удельный дебит вертикального колодца, то есть дебит на 1 м глубины откачки, должен быть не менее 5 л/с. Устройство колодцев с малым удельным дебитом неэффективно.
Вертикальный дренаж по сравнению с горизонтальным имеет много достоинств:
способствует быстрому понижению уровня грунтовых вод и опреснению почвы с распространением этих процессов на большую глубину;
при его применении возможно использование откачиваемой воды (если она слабоминерализована) на орошение и промывку засоленных почв;
в результате работы вертикального дренажа обеспечивается достаточная емкость зоны аэрации, позволяющая эффективно проводить осенне-зимние и весенние промывки засоленных почв, появляется возможность регулирования положения уровня грунтовых вод, что позволяет создавать оптимальную влажность почв и грунтов зоны аэрации.
Поддержание оптимального режима грунтовых вод в период вегетации в сочетании с хорошим агротехническим комплексом предотвращает реставрацию засоления и создает благоприятные условия для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
Несмотря на многие положительные стороны, вертикальный дренаж имеет и недостатки:
для обеспечения его работы необходимо оборудование погружными электронасосами, что значительно повышает стоимость строительства дрен и увеличивает эксплуатационные расходы;
при работе дрены вблизи и вокруг нее создается воронка депрессионной поверхности грунтовых вод, в результате почва неравномерно осушается;
при длительной и интенсивной работе вертикальных дрен, особенно большой их группы, возможно значительное ослабление и уменьшение напора вод водоносного слоя, из которого они откачивают воду, а это в некоторых случаях может привести к поступлению в водоносный и в верхний покровный слои почвы сильно минерализованных артезианских вод, залегающих глубже.
Имеются такие примеры, когда в связи с глубоким понижением уровня грунтовых вод увеличивается вымыв питательных веществ из почвы и снижение ее плодородия.
Вертикальный дренаж необходимо проектировать на откачку в основном динамических запасов грунтовых и подземных вод. Для этого требуются материалы большого комплекса изысканий и исследований природных условий конкретного массива. По этим материалам и данным анализа водно-солевого баланса определяют нагрузку на дренаж, объем избыточного количества воды, которое требуется отвести за пределы орошаемой территории.
В процессе работы вертикальный дренаж должен обеспечить создание нисходящего тока воды с понижением уровня грунтовых вод на заданную глубину (не менее 2,5 м) и поддерживать этот режим в течение всего периода эксплуатации оросительной системы.
При проектировании и выполнении фильтрационных расчетов вертикального дренажа устанавливают его параметры, тип и конструкцию дренажа, производительность по расходу воды (дебит скважины), гарантированное понижение уровня грунтовых вод, радиус влияния скважины (площадь дренируемой территории одной скважиной и группой скважин), расстояния между скважинами.
Параметры вертикального дренажа определяют по среднегодовой нагрузке эксплуатационного периода при работе дрен как в установившемся, так и в неустановившемся режиме.
В зависимости от периодов освоения засоленных орошаемых земель режим работы системы вертикального дренажа будет различным. В мелиоративный период режим работы обеспечивает отвод дренажных вод при рассолении почвогрунтов, в эксплуатационный - оптимальный водно-солевой режим.
Режим работы скважин зависит также от природно-хозяйственных условий. Он может быть постоянным по дебиту, постоянным по времени и переменным по числу работающих скважин, постоянным по периодам года. При использовании для орошения откачиваемых вод режим работы скважин согласуют с графиком водопотребления растений.
2. Вертикальный дренаж в Узбекистане
Важный элемент технического прогресса в мелиоративном строительстве Узбекистана - вертикальный дренаж орошаемых земель, получивший широкое развитие.
Систематический вертикальный дренаж, будучи одним из элементов инженерно-мелиоративного комплекса, вместе с современной техникой полива и агротехническими приемами позволяет создать необходимый мелиоративный режим - от автоморфного до гидроморфного - для неуклонного повышения плодородия почв и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур при наименьших затратах воды и труда.
Вертикальный дренаж обладает рядом технических преимуществ, выгодно отличающих его от других видов дренажа: он не занимает полезной площади, строительство его и эксплуатация не мешают сельскохозяйственному производству и могут вестись круглогодично; позволяет держать уровень грунтовых вод на любой заданной глубине, получить быстрый мелиоративный эффект, а также использовать откачиваемые подземные воды на орошение и промывки (если качество хорошее). Строительство скважин полностью механизировано, а эксплуатация легко может быть автоматизирована и телемеханизирована.
3. История развития и перспективы применения вертикального дренажа в Узбекистане
Узбекистану принадлежит первенство в развитии принципов применения и широком внедрении вертикального дренажа в стране. В конце 20-х - начале 30-х годов в Голодной степи, в Бухарской области (левобережье канала Шахруд), а затем в Ферганской долине проходили испытания одиночные колодцы различных конструкций. Наряду с этим проведены региональные гидрогеологические исследования. Появилось несколько очерков, характеризующих гидрогеологические условия оазисов Узбекистана с точки зрения перспективности применения вертикального дренажа, или "калифорнийских колодцев", как их тогда называли.
Слабая техническая оснащенность опытов, недостаточные изученность и разведанность гидрогеологических условий не позволили получить убедительные результаты, открывающие пути широкому внедрению вертикального дренажа в Узбекистане.
Прогресс в области буровой техники способствовал развертыванию разведочных гидрогеологических работ, широкое развитие получило строительство буровых колодцев для сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения пастбищ.
С 1946 г. по инициативе Б.Д. Коржавина начато исследование проблемы применения глубоких откачек грунтовых вод в целях ирригации мелиорации и водоснабжения. Анализировались и обобщались гидрогеологические материалы, определялись основные требования к скважинам вертикального дренажа, рассматривались перспективы его применения для республики, в частности для одного из важнейших объектов мелиорации - Голодной степи, составлялись прогнозные карты использования.
Разработаны методы строительства и конструкции скважин, особенно их водоприемной части (фильтров) в разных литологических условиях.
Выяснено влияние методов строительства и конструкций скважин на гидрогеологические ее параметры (дебит и удельный дебит), а также на стоимостные показатели.
Рассмотрены вопросы эксплуатации вертикального дренажа, автоматики на насосах, организации специальной службы, создания ремонтных бригад, баз, специализированных ПМК, использования откачиваемых вод и их отвода, надземных сооружений на скважинах,
Исследованы мелиоративные и технико-экономические показатели вертикального дренажа - модули дренажного стока, скорости выноса солей, скорости снижения уровня грунтовых вод и рассоления земель, а также вычислены капиталовложения в строительство, эксплуатационные затраты, окупаемость.
Все это позволило перейти к широкому внедрению вертикального дренажа в практику орошаемого земледелия, в результате к 1970 г. Узгипроводхоз, Ташкентское отделение Союзгипрорис и Средазгипроводхлопок при участии САНИИРИ разработали схемы и проекты по развитию систем вертикального дренажа, в том числе на осваиваемых Голодной и Каршинской степях.
4. Вертикальный дренаж и мелиоративные режимы
Известно, что по характеру участия грунтовых вод в процессах почвообразования в природных условиях выделяются два основных типа режимов почвообразовательного процесса - гидроморфный и автоморфный и два промежуточных - полугидроморфный и полуавтоморфный.
Принято различать и соответствующие им мелиоративные режимы.
Автоморфный и полуавтоморфный режимы формируются в условиях хорошей естественной дренированности и, как правило, при них земли в естественном состоянии находятся в стадии рассоления. Гидроморфные и полугидроморфные режимы обычно связаны со слабой естественной дренированностыю.
Вертикальный дренаж в отличие от других видов дренажа позволяет поддерживать (и создавать) автоморфный и полуавтоморфный режим, что особенно важно для вновь орошаемых земель с исходно глубоким уровнем грунтовых вод, где необходимо сохранить этот уровень, не допустить его подъема и предотвратить тем самым продвижение солей к зоне аэрации, необходимой для выращивания растений.
5. Работа вертикального дренажа и дренированность земель
Вертикальный дренаж, откачивая воду из песчаных слоев, снижает в них пьезометрические напоры и создает дренирующий эффект в толще покровных суглинков.
Системы вертикального дренажа и их нормальная эксплуатация создают определенную дренированность массива - необходимый фон для рассоления земель.
Для использования дренированности, созданной вертикальным дренажем, всем хозяйствам-землепользователям необходимо осуществлять в течение ряда лет планомерную программу комплекса мероприятий мелиоративного периода (тщательные планировки земель, своевременная зяблевая пахота и осенне-зимние промывные поливы засоленных земель, правильный промывной режим в вегетационный период, своевременная культивация после поливов и др.). Только в этом случае будет по-настоящему использована дренированность, созданная вертикальным дренажем, и процессы рассоления земель примут необратимый характер.
Анализ многолетних наблюдений показывает, что на всех участках вертикального дренажа водный и солевой режимы после ввода в эксплуатацию скважин складываются по типу рассоления.
Увеличение дренированности земель позволило регулировать режим грунтовых вод и тем самым создать условия для необходимых промывных поливов с целью рассоления земель и проведения промывного режима орошения.
Совершенствование конструкции, методов строительства и эксплуатации систем вертикального дренажа будет способствовать снижению капиталовложений, эксплуатационных затрат и повышению эффективности вертикального дренажа в Узбекистане.
вертикальный дренаж мелиорация узбекистан
6. Заключение
1. Вертикальный дренаж должен проектироваться в виде водозаборных скважин, оборудованных электропогружными насосами. Условия применения вертикального дренажа определены п.2.200 СНиП 2.06.03- 85.
2. Расчет вертикального дренажа должен включать:
определение параметров всей системы (количество скважин, расстояние между ними);
расчет параметров скважин (дебита, понижения в скважине и в характерных точках массива, радиуса влияния) и их конструктивных элементов (диаметра и глубины скважин, длины и диаметра фильтра, толщины и состава обсыпки).
3. Размещение скважин систематического вертикального дренажа в зависимости от увязки с оросительной сетью следует выполнять в виде сетки с равномерным или неравномерным шагом скважин в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом скважины не должны располагаться у каналов без противофильтрационной одежды.
4. Систематический вертикальный дренаж и линейные системы скважин должны рассчитываться согласно рекомендуемому прил.12. Расчет линейных систем дренажа следует проводить при заданном понижении воды в скважине или известном дебите.
5. В сложных природных условиях при перераспределении потоков подземных вод, изменении напорного питания в результате работы дренажа, взаимодействии крупных дренажных систем необходимо использовать математическое моделирование.
6. Конструкция скважин вертикального дренажа должна определяться:
литологическим строением водоносного комплекса и химизмом вод каптируемого пласта;
эксплуатационными параметрами - дебитом и понижением уровня воды в скважине;
методами производства строительных работ и оборудования скважин;
схемой и объемом автоматизации; требованиями к ремонтным работам.
7. Водоприемная часть скважин должна удовлетворять следующим требованиям:
диаметр фильтрового каркаса должен позволять свободный монтаж и демонтаж электропогружного насоса и приборов автоматики и телемеханики; обеспечивать максимальный водозабор, долголетнюю и бесперебойную работу скважин.
8. Конструктивные элементы скважин: глубина, диаметр скважины, длина и диаметр фильтра, скважность, размер и форма проходных отверстий фильтра и механический состав гравийной обсыпки должны определяться расчетами.
9. Длину фильтра-каркаса следует выбирать с учетом стандартной длины эвена заводского изготовления и с соблюдением требований п.2.2.16 СНиП 2.06.03-85.
10. Скважность фильтров, как правило, следует принимать не более следующих значений: для стальных каркасно-стержневых и просечных из стальных листов - 30%; для асбестоцементных и пластмассовых 25%.
11. Увеличение скважности должно быть обосновано расчетами фильтров на прочность.
12. Расчет фильтровой обсыпки для скважин вертикального дренажа следует производить в соответствии с обязательным прил.13.
13. Электропогружной насос следует располагать, как правило, над фильтром. Если по геолого-структурным условиям невозможно установить насос над фильтром, его следует располагать в отстойнике или в фильтре (при условии перекрытия этой части фильтра "глухой" трубой). Выбор электропогружного насоса следует про изводить согласно рекомендуемому прил.14.
14. Станция управления насосными агрегатами, средства автоматики, телемеханики и связи, контрольно-измерительная аппаратура должны располагаться в специальном шкафу или здании.
15. Водоотводящая сеть скважин вертикального дренажа должна быть выполнена из труб, лотков, облицованных каналов или в земляном русле. В последнем случае участок водоотвода длиной 40.50 м от скважины должен быть глухим (труба, лоток).
16. Отводящие трубопроводы должны быть оборудованы задвижками и водовыпусками в водоприемник. Стенки я дно водоприемников в месте сброса дренажных вод должны быть надежно защищены от размыва.
17. При проектировании следует разрабатывать режим работы системы вертикального дренажа в соответствия с п.2.220 СНиП 2.06.03-86.
Режим работы системы вертикального дренажа должен составляться отдельно для периодов освоения и эксплуатационного
18. Проектирование вертикального дренажа без систем автоматики не допускается. Объемы телемеханику в связи следует устанавливать в каждом конкретном случае и определять на основании требований к режиму работы скважин и надежности оборудования, с учетом улучшения условий труда и сокращения численности обслуживающего персонала.
19. Диспетчерское управление автоматизированной системой должно обеспечивать централизацию управления и контроль за работой скважин и оборудования.
20. Каждая скважина или группа скважин должна оборудоваться контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей измерять:
количество откачиваемой воды;
положение динамического уровня воды в скважине;
минерализацию воды;
количество затраченной электроэнергия;
напряжение и силу тока в цепи.
Использованная литература
1. Ирригация Узбекистана. Ташкент. Том IV.
2. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации.
3. Москва. "Колос". Под редакцией доктора технических наук Е.С. Маркова.
Устройство дренажа "под ключ": осушим участок, защитим фундамент по приемлемым ценам в короткий срок, работаем 18 лет, 2 года гарантии
8 915 450-76-79 Максим
Устройство дренажа в фотографиях
Виды дренажей.
Что такое дренажная система, какие виды дренажей сущесвуют?
Дренажные системы – разумное решение проблемы негативного влияния грунтовых и ливневых вод. – это инженерное решение, которое отводит и собирает подземные и отфильтрованные воды, которые накопились под землей, или под или рядом c любыми строениями.
Если на участке переувлажненая почва, для нормального строительства и выращивания растений необходимо создание комплекса гидротехнических сооружений, которые будут способствовать отводу лишней воды. Данный комплекс представляет собой дренажную систему. Благодаря её работе предупреждается избыточное скопление поверхностных вод, а также устраняется процесс переувлажнение почвы. Для анализа необходимости дренажа нужно учесть гидрологические факторы .
Дренажи деляться по видам на поверхностный дренаж, глубинный и вертикальный.
Дренажная система - это широко разветвленная система дренажных труб , которые взаимосвязаны и расположенные вдоль или вокруг постройки, которую они защищают от влаги, или проложены по всей площади осушаемого участка. Вода, которая стекает по грунту, попадает в дренажную систему, и попадает в трубу. Труба в своих стенках имеет большое количество отверстий, диаметр которых составляет 1,5-5 мм. Отверстия сделаны почти на всей площади дренажной трубы, на небольшом расстоянии друг от друга. Как правило выполняют обратную засыпку дренажа для этого используют гравийный щебень и песок. Вода, которая была собранная дренажными трубами, поступает в водоприемник или в специальный водоприемный колодец, котрый так же является частью дренажной системы. Если применять дренажный колодец, то его нужно копать в самой низкой точке дренажа, можно учитывать особенности рельефа участка, но при незначительном перепаде высот, дренажный колодец может быть помещен в любой точке участка. Лишние почвенные воды (верховодка) могут навредить не только растениям сада, но и фундаменту дома, а также проложенным дорожкам и отмосткам. Большое количество воды может скапливаться в области фундамента здания. Замерзнув зимой скопившаяся вода может повредить фундамент или деформировать дорожки. Любые виды дренажа противостоят таким процессам. Качественно установленная система дренажа не дает возможности грунтовым водам подняться на высокий уровень к основанию дома.
Качественный сделанный дренаж наравне и совместно с гидроизоляцией, системой вентиляции защищает каждое подвал здания от повреждений, которые связанны с образованием плесени, мерзлотой и большой влажностью и подтоплением. Правильно сделанная дренажная система предотвращает затопление подвалов и цокольных этажей. Пренебрегать дренажной системой на участке тоже нельзя, так как высокая влажность способствует нарушению аэрации почвы и может привести к их заболачиванию. Многие растения из-за большой влажности могут засохнуть.
Перед началом освноения участка следует выбрать нужный вид дренажа и заранее позаботиться о создании дренажной системы.
Поверхностный дренаж.
Поверхностный дренаж самый простой вид дренажа. Поверхностная дренажная система собирает воду с водостока и участка. Собирая и отводя воду, выпадающую в виде атмосферных осадков, она снижает переувлажнение. Делать систему данного вида проще всего. Для этого не нужны масштабные земляные работы. Поверхностный дренаж ещё называют ливневым дренажем, и подразумевает создание точечных и линейных водоотводов. Точечный дренаж необходим для локального сбора воды. Это может быть сбор стекающей с крыши воды, либо воды из-под поливных кранов. Линейный дренаж предназначен для сбора воды на большой территории.
Глубинный дренаж участка представляет собой горизонтальный тип систем осушения и предназначен для снижения уровня грунтовых вод и отвода их за пределы территории участка, этот вид дренажа также решает проблему отвода из грунта "лишней" воды, собирающийся в грунте при таянии снега и обильных осадках. Такой дренаж необходим для участков, расположенных в низине, избыточно увлажнённых местах, но не будет лишних на любом участке с глинистыми или суглинистыми почвами, где будет проложена дорожно-тропиносная сеть и будет проводится комплексное озеленение. Данная вид дренажа состоит из дрен (перфорированные трубы), которые лежат в специальных траншеях на заданной глубине, которая ведёт к коллекторной трубе большего диаметра или к сборочному колодцу. Если участок имеет площадь порядка 15-20 соток, то моджно испольтзовать трубу одного лиаметра. При большей площади уже нужно исползовать коллекторную трубу или даже несколько колодцев. Глубинный дренаж - это самый распространненый вид дренажа, который мы чаще всего испольщзуем в своей практике. Чтобы прочитать об этом виде дренажа более подробно перейдите по ссылке выше.
Вертикальный дренаж.
Вертикальная дренажная система это вид дренажа состощих из нескольких колодцев, обычно размещенных около здания. Собранная ими вода при помощи специальных насосов отводится с территории участка. Дренажную систему обустроить не так уж и сложно, однако затруднения возникают при её проектировании. Составление проекта требует специальных инженерных знаний и умений. Поэтому самостоятельно проектировать дренажную систему не стоит. Лучше доверить проведение работы опытным специалистам. Для правильного проведения мероприятий необходимо специальное гидротехническое оборудование. Это относится ко всем видам дренажей.
Лучевой дренаж.
Вид дренажа состоящий из ситемы колодец и дрены - лучи, применяется на территориях с большой плотностью застройки, чаще промышленого назначения. Более подробная информация дана по ссылке выше.
Дополнительные виды дренажей.
Открытые дренажные системы
более подробно про поверхностный дренаж
Открытые дренажные системы или поверхностный дренаж являются наиболее простыми системами водоотвода. Они предназначены для быстрого отвода дождевой, талой и паводковой воды с поверхности участков, дорожек, крыш зданий. Такие системы достаточно легко устанавливаются, они удобны в обслуживании.
Открытые дренажные системы подразделяются на точечные и линейные. Точечные дренажные устройства применяют для отведения от фундамента дома воды, поступающей с крыши, из водосточных труб, для локального сбора дождевой и талой воды. Для этого используются специальные дождеприёмники. Дождеприемники комплектуют сифонными перегородками, которые не позволяют неприятному запаху выходить из труб ливневой канализации, а также специальными корзинами для сбора мусора.
Линейный поверхностный дренаж применяется для сбора и отвода воды с небольших территорий. Для этого по периметру участка или по периметру его отдельных зон, если участок большой, прокапывают канавы шириной примерно 30-40 см. Также канавы следует подвести к тем зонам участка, где требуется интенсивный водоотвод. Глубина канав должна составлять до полуметра, а их стенки должны иметь наклон 20 - 30 градусов. Вырытые траншеи должны спускаться к главной канаве, в которую и будет поступать избыточная влага. Главную канаву можно сооружать сразу для нескольких участков. Линейный водоотвод часто дополняют емкостями для улавливания песка и мусора, который с потоком воды попадает в водосток. Канавы сверху можно прикрыть решетками. Так же можно в выкопанный неглубокие траншеи полодить дренажные трубы и затем отсыпать.
Для того, чтобы дренажная система работала, траншеи нужно засыпать фильтрующими материалами - щебнем, речной галькой, битым кирпичом или их смесью. Слой засыпки должен иметь толщину 30 - 40 см. Но такой дренаж прослужит примерно 5 - 7 лет, затягиваясь со временем частицами почвы. Для того чтобы дренаж прослужил дольше нужно обратить внимание на
Грунтовые воды могут быть очень опасными для фундамента и дома в целом. Чрезмерно увлажненный грунт способен существенно потерять в своей несущей способности, а просадочные грунты и вовсе «садятся» из-за воды под собственным весом. Для борьбы с грунтовыми водами устраивают дренаж.
Назначение и вид дренажа для фундамента
Для защиты фундамента от воды её нужно отвести по системе труб из зоны возле фундамента. Дренируемую воду разделяют на три основных типа: дождевую, талую и грунтовую. Дренажной системой можно отводить любую из них, часто два или три типа (в зависимости от грунтовых условий).
Для отвода дождевых и талых (включая грунтовую верховодку) дренаж для фундамента выполняют малозаглубленным, то есть в тех отметках, в которых нужно перехватить эти воды. Грунтовые воды обычно залегают на большей глубине. Если нужно дренировать и их – устраивают комбинированные системы, состоящие из горизонтального поверхностного дренажа, связанного через смотровые колодцы с заглубленной частью дренажа.
Схема устройства принудительного дренажа. К система можно подключить поверхностный дренаж.
Применительно к частному строительству для защиты фундаментов от воды выделяют два основных типа дренажа – горизонтальный и вертикальный. Первый из них часто называют самотечным, второй – принудительным. Как несложно догадаться, первый из них отводит воду от фундаментов самостоятельно, второй – с помощью одного или нескольких насосов.
Вертикальный дренаж редко применяется в частном строительстве на постоянной основе, обычно его применяют для строительного водопонижения с целью удаления воды из котлована или траншей для устройства фундаментов. Такой дренаж необходим в том случае, когда требуемая глубина заложения фундаментов расположена ниже уровня грунтовых вод.
Горизонтальный дренаж фундамента получил более широкое распространение как средство предотвращения обводнения несущего слоя грунта во время сезонных паводковых вод или ливней. Его так же использую для отведения дождевых и талых вод с крыши дома и придомового участка.
Дополнительно можно выделить подвиды дренажных систем: поверхностная (дренируемая вода двигается по открытым траншеям-канавам), глубинная (с применением заглубленных в грунт труб).
Горизонтальный дренаж
Горизонтальный дренаж для фундамента представляет собой систему дренирующих труб, уложенных с небольшим уклоном (почти горизонтально). Отводимая вода попадает в трубы через отверстия в последних, и самотеком уходит от фундамента.
Во избежание засорения отверстий в трубах их обсыпают мелким щебнем и оборачивают геотекстилем. Это позволяет отфильтровать мелкие частицы, способные закупорить перфорацию труб.
Сброс ливневых вод с крыши в дренаж. Система исключает образование «стоячих» луж возле дома.
Для контроля работоспособности системы устраивают смотровые колодцы. Через них при необходимости можно прочистить систему специальным стальным тросом.
Вертикальный дренаж
Основное отличие вертикального дренажа для фундамента от горизонтального – движение воды вверх, по вертикале. Разумеется, без насосов это невозможно. Вертикальный дренаж принудительный, а не самотечный. С его помощью обычно выполняют строительное или аварийное водопонижение. Такой вид дренажа в частном строительстве применяется редко, разве что на период строительства.
Зона разгрузки
Ни один из видов дренажа не может работать в изолированном режиме. Дренируемая вода должна куда-то отводиться. Дренажная система для фундамента всего лишь «транспорт», перемещающий воду по нужной траектории.
Зоной разгрузки может быть существующая ливневая канализация, достаточной вместимости самодренирующийся «септик», существующий водоем, свободная толща грунта с высоким коэффициентом фильтрации (например, песок) и т.д.
Схема сброса дренируемой воды в ливневую канализационную систему. 1,2 – дренажные трубы с фильтрующий обрамлением, 3 – смотровые колодцы, 4 – безнапорный (самотечный) коллектор, 5 – насосная станция в коллекторном колодце, 6 – напорный коллектор.
«Септик» для приема отводимой воды обустраивается посредством специальных дренажных модулей.
Такими модулями формируют подземный приемник достаточно большого объема, способный принять в себя ливневые стоки. После дождя с течением времени вода самостоятельно «уходит». Размещать такие модули можно только в грунтах с достаточной фильтрующей способностью на достаточном удалении от строений и при условии невысокого уровня грунтовых вод.
В каких случаях без дренажа не обойтись?
Самым уязвимым типом фундамента с точки зрения необходимости дренажной защиты, являются фундаменты мелкого заложения , например утепленная шведская плита. Верховодные грунтовые воды способны «подмыть» грунт под плитой и вызвать деформации здания.
В случае использования фундаментов с достаточной глубиной заложения перед верховодкой уязвимы такие элементы, как отмостка, крыльцо, садовые дорожки и т.п. В этих случаях предпочтителен дренаж, размещенный под утепленной отмосткой.
Узнайте, как сделать ступеньки для крыльца, перейдя по ссылке: .
Коварство верховодки заключается в том, что она, как правило, возникает в период таяния снегов, когда ночью всё ещё бывают заморозки. Подмерзший грунт создает водоупор, герметизирующий дренажную систему. Во избежание этого для таких фундаментов дренажные трубы закладывают в теплой зоне, где при небольшом морозе промерзание исключено.
Дренаж для фундамента так же необходим на подтопляемых строительных участках, на которых в соответствии с отчетом об инженерно-геологических изысканиях наблюдаются сезонные колебания уровня грунтовых вод с амплитудой, вызывающей водонасыщение грунтового слоя в уровне подошвы фундамента. При таких случаях часто возникает проблема в устройстве зоны разгрузки дренажной системы.
Ещё одним случаем необходимости защиты фундамента дренажными системами является расположение строения на склоне. Во время обильного ливня или интенсивного таяния снега текущая с высокой скоростью по склону вода может доставить много неприятностей. В этих условиях кроме поверхностного дренажа вокруг здания целесообразно устройство водоотводной канавы по верхнему периметру участка.
Вертикальные дрены устраивают в слабых водонасыщенных грунтах для ускорения консолидации основания за счет сокращения пути фильтрации воды, отжимаемой из слабой толщи (рис. 11.4).
Вертикальные дрены эффективны в водонасыщенных органических и минеральных силыюсжимаемых грунтах при слое мощностью нс менее 4 м с коэффициентом фильтрации не менее 1 10 -4 м/сут.
Вертикальные дрены следует совмещать с временной пригрузкой, обеспечивающей необходимый гидравлический градиент и отжатис поровой воды из слабого слоя грунта.
Толщина пригрузочного слоя (при обеспеченной прочности основания) в этом случае определяется требованием создания напора поровой воды, величина которого по всей дренируемой толще в любой момент расчетного времени консолидации должна быть выше начального градиента фильтрации грунта, если грунт таковым обладает.
Формула расчета толщины пригрузочного слоя
Рис. 11.4.
где у гр, у в - плотность влажного грунта, используемого для пригрузки, и воды; d e - эффективный диаметр дрены; Я н - проектная высота насыпи, м; / 0 - начальный градиент фильтрации грунта с учетом уплотнения под весом насыпи (при отсутствии лабораторных данных принимают для торфа равным 2; для ила и глины - 5).
Вертикальные дрены бывают круглые песчаные или плоские из гсосинтстических материалов.
Песчаные дрены выполняют в виде скважин, заполняемых песком. Диаметр скважин может быть принят от 40 до 60 см с учетом технических параметров применяемого оборудования. Для заполнения вертикальных дрен применяют песок с коэффициентом фильтрации не менее 6 м/сут. Эффективность вертикальных дрен значительно повышается при добавке к материалу заполнения 5-18% (по массе) извести. При применении вертикальных дрен насыпь или ее нижнюю часть толщиной не менее 50 см следует устраивать из дренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации не менее 3 м/сут.
В зависимости от водопроницаемости грунта и требуемого срока завершения интенсивной части осадки расстояние между дренами может меняться (2-4,5 м).
При проектировании земляного полотна с вертикальными дренами необходимое расстояние между ними определяется расчетом, исходя из заданного срока достижения интенсивной части осадки слабого грунта.
Для расчета оснований с вертикальными дренами необходимы следующие исходные данные:
- результаты компрессионных и консолидационных испытаний грунтов слабой толщи;
- расчетная мощность слабого слоя;
- расчетные величины нагрузки и конечной осадки слабой толщи.
Требуемая степень консолидации слабого основания и срок ее достижения задаются с учетом капитальности дорожной одежды и установленного проектом организации строительства срока окончания отсыпки земляного полотна.
Для расчета основания с вертикальными дренами предварительно назначается расстояние между дренами. Далее проверяется правильность этого назначения. Степень консолидации основания с вертикальными дренами определяют по формуле
где U B - степень консолидации основания при вертикальной фильтрации воды из основания; U r - то же при горизонтальной фильтрации воды (к дренам).
Величины U B и ^устанавливают по графикам (рис. 11.5).
Величину фактора времени, необходимую для определения /7 В, рассчитывают по формуле
где С в - коэффициент консолидации при вертикальной фильтрации; Яф - расчетный путь вертикальной фильтрации воды; Г тр - требуемый срок консолидации.
Фактор времени, необходимый для определения U r , определяют по формуле
где С г - коэффициент консолидации грунта при горизонтальной фильтрации; / - расстояние между дренами.
0,01 0,02 0,03 0,06 0,08 0,1 0,2 0,3 0,6 0,8 1
Фактор времени Т г
Рис. 11.5. Графики для определения степени консолидации грунта основания с вертикальными дренами:
а - при вертикальной фильтрации; б - при горизонтальной фильтрации (я = l/d, где / - расстояние между дренами, d - диаметр дрен)
Если при назначенном расстоянии между дренами не может быть достигнуто требуемое сокращение срока консолидации, то шаг дрен уменьшают и расчет повторяют.
Плоские ленточные дрены - это полосы из геотекстиля с пластмассовым сердечником внутри шириной 10 см. Рассчитывают плоские дрены по приведенной выше методике. Шаг между дренами принимают но расчету в зависимости от свойств слабого грунта и требуемого времени консолидации в пределах 1-2 м.
