Специальные виды дренажа

Помимо дренажа целых территорий часто возникает необходимость дренажа отдельно стоящих зданий и сооружений. Необходимость применения дренажа возникает тогда, когда надежда только на гидроизоляцию подвальных помещений вызывает сомнение. В этих случаях применяют дренаж различного вида: пристенный, пластовый или контурный.

Пристенный дренаж (рис. 7.5, а) обычно применяют при неглубоком залегании водоупора. Он служит для перехвата прилегающих к зданию грунтовых вод. Этот вид дренажа применяется при наличии слабопроницаемых слоистых грунтов. Он укладывается одновременно с возведением зданий и сооружений. При этом дренажные трубы укладывают на донный фильтр из песка и щебня или гравия.

При наличии мощного водоносного горизонта более надежно применять пластовый дренаж (рис. 7.5, б), при котором песчаногравийная подготовка делается под всем зданием или сооружением. Эта подготовка значительной глубины; она является пластовым дренажом, выходящим за границы сооружения. Вода из пластового дренажа попадает в дренажную трубу и отводится за пределы дренируемой территории. Основной недостаток этого вида дренажа — практическая невозможность ремонта.

Рис. 7.5. Схемы для расчета дренажа:

а — пристенного; б — пластового; х — расстояние до рассматриваемой точки кривой депрессии от вертикальной оси здания; ш — дополнительное инфильтрационное питание; R — расстояние от вертикальной оси здания до расчетной точки кривой депрессии (радиус влияния); г₀ — расстояние от вертикальной оси здания до линии закладки дрен; И_х — расстояние от рассматриваемой точки кривой депрессии до водоупора (на расстоянии х от оси здания); И, — высота кривой депрессии над водоупором на расстоянии R от оси здания; т — расстояние от подошвы пластового дренажа до водоупора; h_Q — толщина пластового дренажа.

Контурный дренаж служит для защиты от подтопления отдельных зданий и сооружений. В отличие от пристенного и пластового контурный дренаж может сооружаться и на застроенной территории (по Е. С. Маркову). Контурный дренаж может выполняться в виде горизонтальных и вертикальных дрен.

Для расчета указанных видов дренажа служат расчетные схемы и формулы, приведены далее.

Пристенный дренаж. Суммарный поток определяется по Ж. Дюпюи:

где S — расстояние от оси дрены до уровня грунтовых вод, м. Депрессионная кривая в сторону от дренажа (рис. 7.5, а):

Пластовый дренаж. Суммарный поток определяется по С. К. Абрамову:

Радиус влияния дренажа определяется по Е. Е. Керкису: Депрессионная кривая в сторону от дренажа (см. рис. 7.5, б):

Кольцевой горизонтальный дренаж несовершенного типа. Суммарный поток определяется по А. Ж. Муфтахову (рис. 7.6, а):

где — показатель влияния дрен.

Рис. 7.6. Схемы для расчета кольцевого дренажа:

а — горизонтального дренажа несовершенного типа; б — вертикального дренажа совершенного типа; <�о — дополнительное инфильтрационнос питание; <�р_ь <�р₂ — коэффициенты, зависящие от отношения R/m И, — напор грунтовых вод над водоупором на расстоянии радиуса влияния R от оси здания; т — расстояние от оси дрены до водоупора; h_x — расстояние от рассматриваемой точки кривой депрессии до водоупора; х — расстояние от оси здания до расчетной точки кривой депрессии; г₀ — расстояние от вертикальной оси здания до линии закладки дрен; Л_ц — напор грунтовых вод над водоупором под центром здания; R — радиус влияния; S — расстояние от центра дрен до уровня грунтовых вод; d — диаметр дрены; F (ro/m) — функция, определяемая по графику Показатель влияния дрен определяется по формуле.

Депрессионная кривая в центре контура (см. рис. 7.6, а):

Значения (ср| - ср₂) находят по графикам (см. рис. 7.6, а). Кольцевой вертикальный дренаж совершенного типа. Суммарный поток определяется по В. Н. Щелкачеву (рис. 7.6, б):

где /" о — расстояние от вертикальной оси здания до скважины вертикального дренажа, м; п — число скважин; r_s — расстояние от скважины до рассматриваемой точки кривой депрессии, м. Депрессионная кривая в любой точке:

Приведенный радиус дренажа определяется по формуле.

где F — площадь внутри замкнутого контура дренажа.

Лучевой дренаж представляет собой комплекс сооружений, состоящий из водоприемного шахтного колодца, из которого бурятся радиальные слабонаклонные скважины, расположенные в водоносном горизонте. Такая система служит для понижения уровня грунтовых вод на территории, под которой залегают водопроницаемые породы, насыщенные водой.

Конструктивно лучевой дренаж выглядит следующим образом. Основным сооружением является шахтный колодец такого диаметра, в котором можно разместить оборудование для бурения слабонаклонных (горизонтальных) скважин. Обычно диаметр колодца составляет от 2 до 6 м. Дно колодца для сбора воды заглубляется на 1,0… 1,5 м ниже устьев горизонтальных скважин. Число, длина и глубина лучевых горизонтальных скважин зависят от гидрогеологических особенностей объекта и определяются специальными расчетами.

Дренаж территории спортивных сооружений часто вызывается необходимостью устройства этих сооружений в неблагоприятных гидрологических и гидрогеологических условиях. В таких случаях при уровне поднятия грунтовых вод выше 0,7 м или на затапливаемых территориях производится дренирование или всей территории, или отдельных участков, на которых расположены поля или спортивные площадки. Применяются также такие мероприятия, как подсыпка фильтрующими материалами всей территории или ее обвалование.

Одной из основных задач при возведении спортивных сооружений является удаление лишней воды. Это достигается путем понижения уровня грунтовых вод с помощью дренажных систем, а также отвода дождевых и талых вод с поверхности спортивных сооружений методами вертикальной планировки и устройства ливнеотводящей сети.

Известно несколько систем устройства дренажа с использованием различных схем расположения дрен в плане. Наиболее распространенная схема — это кольцевой дренаж (рис. 7.7, а). Эта схема применяется, как правило, при дренаже небольших площадей. Если переувлажнены песчаные грунты, то кольцевой дренаж закладывают на расстоянии 5…8 м от границ спортивного сооружения. На более тяжелых по гранулометрическому составу грунтах это расстояние уменьшают пропорционально расстоянию между дренами, приведенному в подразд. 6.4.

При укладке материальных (в настоящее время — пластиковых) дрен тщательно соблюдают продольный уклон > 0,003…0,005. При укладке щебневых дрен этот уклон делают, по крайней мере, в 2 раза большим. Вдоль дрены через каждые 40…50 м и на всех поворотах обязательно устраивают смотровые колодцы (бетонные или пластмассовые). Вода из последнего колодца удаляется или самотеком, или с помощью насосной установки до попадания ее.

Рис. 7.7. Схемы дренажа спортивных сооружений (по В. А. Горохову):

а — кольцевого; б — систематического; / — дрены; 2 — смотровые колодцы; 3 — спортивные площадки и поля; 4 — коллектор в естественную гидрографическую сеть или поселковую (городскую) дождевую канализацию.

При дренаже спортивных сооружений дрены укладывают на глубину 0,4… 0,6 м. Расстояния между дренами определяют по приведенным ранее рекомендациям с уменьшением в 2—4 раза по сравнению с рекомендуемыми для целей благоустройства. В наиболее тяжелых условиях междренные расстояния могут уменьшаться до 4…5 м.

Помимо материальных дрен при дренаже спортивных сооружений могут применяться и мягкие щебеночные дрены, прокладываемые с более значительным уклоном. Такие дрены часто используют для усиления эффекта основного дренажа. Ввиду более значительного уклона длина таких дрен бывает, как правило, короче — не более 50…60 м.

Вода из осушительных дрен попадает в коллектор, который предназначен для наиболее быстрого отвода воды от дренируемой территории. Для этой цели коллекторы прокладывают с продольным уклоном 0,007—0,010.

При наличии плотных, плохо проницаемых грунтов иногда применяют так называемый пластовый дренаж, состоящий из слоя среднего щебня (фракцией 20…30 мм) толщиной 10… 15 см, слоя гравия или керамзита (фракцией 6… 10 мм) толщиной 5…7 см и слоя крупнозернистого речного песка толщиной 7… 10 см. Основание такого дренажа имеет уклон 0,008 …0,010, а общая толщина составляет от 20…25 до 30…35 см.

Дренаж питомников декоративных и садовых растений принципиально не отличается от других видов дренажа, применяемых в садово-парковом строительстве. Основное отличие заключается в том, что при выращивании посадочного материала избавление от избытка воды в почве должно происходить как можно быстрее. Поэтому при расчете междренных расстояний по формулам (6.1), (6.2) расчетное время удаления избытка воды не должно превышать 2…4 сут, что, естественно, ведет к сгущению дренажной сети при уменьшении междренного расстояния в среднем в 1,5 — 2 раза.

При определении междренного расстояния на основе местного опыта (по графикам, таблицам, номограммам и т. д.), не учитывающего особенностей ландшафтной архитектуры и способов создания питомников, полученные значения также целесообразно уменьшить в 1,5 — 2 раза. Выбирая место под питомник, предпочтение следует отдавать легким почвам (супесям, легким суглинкам) с нормальным водным режимом. В этом случае дренаж будет играть роль вынужденного дополнительного мероприятия по нормализации водно-воздушного режима. На гидроморфных и торфяных почвах питомники без крайней нужды лучше вообще не закладывать.

Дренаж территории парков, лесопарков и отдельных лесных участков производится в соответствии с рекомендациями, разработанными для применения в сельском, лесном хозяйстве и ландшафтной архитектуре.

В последнем случае следует учитывать ряд особенностей садово-паркового строительства, влияющих на конструкцию сооружений:

• • размер дренируемых участков может значительно отличаться от тех, которые подвергаются мелиорации в сельском и лесном хозяйстве;
• • конфигурация участков может быть самой разнообразной, в том числе неудобной для дренирования, что вызывает необходимость одновременного применения различных методов дренажа;
• • достаточно часто можно встретить сочетание открытого и закрытого дренажа на одном, достаточно небольшом объекте;
• • необходимость применения вертикального и лучевого дренажа в неоптимальных для этих видов условиях;
• • частое применение криволинейных форм открытого дренажа (осушение открытыми каналами) в тех местах, где обычно стремятся применить прямолинейные формы;
• • частое сочетание дренажа с водоемами, где водоемы способствуют подтоплению территории (подъем уровня воды), а дренаж направлен на прямо противоположный эффект;
• • дренаж ряда сооружений и малых архитектурных форм, которые редко встречаются в других отраслях;
• • применение специфических видов дренажа.

Перечислим особенности приходится учитывать при конкретном проектировании.

Применение специфических видов дренажа в садово-парковом строительстве вызвано особенностью этого направления в гидротехнической мелиорации ландшафта.

Дренаж территории для закладки сада должен учитывать особенности этой культуры (по Ф. Р. Зайдельману):

• • глубина заложения дрен для обеспечения оптимальной глубины грунтовых вод должна составлять 1,2… 1,5 м;
• • корни садовых деревьев в период понижения уровня грунтовых вод и в период засухи проникают в зону расположения дрен и могут закупорить дренажные отверстия;
• • садовые культуры высаживают рядами, что определяет конфигурацию системы дренажа;
• • наличие сада определяет задачу общего повышения плодородия почв, в том числе для уменьшения ветровальное™ деревьев и достижения других положительных эффектов.

Защита дренажа от проникновения корней предусматривает два основных мероприятия: защиту отверстий и стыков дрен и ускорение стока дренажных вод за счет увеличения продольного уклона дрен. Ввиду сложности ремонта дренажной системы в саду необходимо предусматривать более капитальные (дорогостоящие) решения (по А. М. Думбляускасу).

Наиболее надежным, но редко используемым на практике, является дренаж Реролле (рис. 7.8). Исторически дренаж Реролле выполнялся из гончарных трубок, стыки между которыми замоноличивались цементным раствором или закрывались муфтами. Для поступления грунтовых вод через 3… 5 м располагали вертикальные дренажные трубки, соединенные с водосборными шурфами, заполненными гравием или щебнем. Дренажные воды по мере их.

Рис. 7.8. Дренаж для садов и парков Реролле: а — исторический (по А. М. Думбляускасу): / — дренажная трубка; 2 — тройник керамический; 3 — вертикальная трубка; 4 — опора; 5 — зашита стыков; 6 — водосборный шурф; б — современная интерпретация: / — раструбная канализационная труба диаметром 75 или 110 мм; 2 — тройник пластиковый 75×50×87,5° или 110×50×87,5°; 3 — раструбная канализационная труба 50×0,25 м; 4— водосборный шурф; 5 — геоткань; 6 — дренажная засыпка (шебень, гравий средний) поступления по вертикальным трубкам удаляются с помощью сплошных труб, имеющих продольный уклон. Из-за большой трудоемкости и значительной стоимости работ этот вид дренажа не получил широкого распространения.

Другим направлением для защиты дрен от зарастания корнями является перекрестный дренаж Ц. Н. Шкинкиса. Такой дренаж строят в два яруса во взаимно-перпендикулярном направлении. В точках пересечения верхние и нижние линии соединены между собой. Нижние линии дренажа выполняются из дрен диаметром 75 мм, а верхние — 63 мм.

Дренаж обеспечивает интенсивное и равномерное осушение и не выходит из строя в случае закупорки отдельных участков. Строительство дренажа низкотехнологично, что и определило его малую применяемость.

Еще одним видом борьбы с зарастанием дрен является двойной дренаж (Б. В. Бабиков). При этом виде дренажа внутрь более крупных дрен помещают дрены с меньшим диаметром. При создании такого дренажа корни растений, проникая в дренажные отверстия, оказываются только в воздушном пространстве между дренами и прекращают свой рост.

На сегодняшний день традиционный пластмассовый дренаж с увеличенным диаметром дрен (90 мм и более) и увеличенными продольными уклонами (для коллекторов 0,006 и более) является наиболее дешевым, быстрым и высокотехнологичным дренажем в садах и парках.

Одним из наиболее распространенных приемов в ландшафтной архитектуре является устройство подпорных стенок, возведение которых часто вызывает необходимость учета, по крайней мере, двух факторов. Во-первых, необходимость борьбы со скапливающейся с задней стороны водой путем продольного или поперечного дренажа, устройство регулярных водовыпусков и сбора, а также отвода поступившей воды открытой или закрытой водоотводящей сетью в ближайший водоприемник. Если противооползневая стенка должна в нижней своей части пропускать постоянный или временный поток фунтовых вод (верховодки), то в качестве фундамента используется так называемый свайный ростверк, состоящий из ряда свай, заглубленных на несколько метров в фунт. При этом фунтовые воды свободно проходят между сваями, не создавая опасного для стенки и склона подпора.

Во-вторых, необходимость борьбы с морозным пучением основания, в основном при возведении декоративных стенок без фундамента или с небольшим заглублением в пучинистые суглинистые грунты. Основными методами борьбы с этим явлением являются дренаж основания стенки и более глубокая и тщательная песчано-щебеночная подготовка основания стенки, достигающая толщины 40…60 см.

При проведении работ по геопластике рельефа часто для создания устойчивых долговременных форм также необходим дренаж. Например, при отсыпке искусственного холма с ядром из крупнообломочного материала можно рекомендовать дренаж средней части холма перед отсыпкой супеси (песка) и растительной земли. Другой вариант — использование однородного суглинистого материала в сочетании с пластовым дренажем, обеспечивающим оптимальную влажность и пластичность, что позволяет создавать устойчивый откос без дополнительных мероприятий по его укреплению. Кроме того, в случае необходимости целесообразно применять и другие способы укрепления земляного откоса перед посевом трав.