Вертикальные дрены применяются в тех случаях, когда скорость консолидации (уплотнения) и упрочнения слабого грунта в процессе уплотнения слишком мала для того, чтобы обеспечить быстрое возведение насыпи или сооружения . Они особенно эффективны в тех случаях, когда сжимаемость слабых водонасыщенных грунтов определяется в основном первичной консолидацией.

При сооружении зданий и сооружний на больших площадях, в основании которых залегают толщи слабых водонасыщенных глинистых грунтов (при толщине слабого слоя грунта H >10м и показателе текучести I L > 1,0), обычно прибегают к методу вертикального дренажа с последующей пригрузкой площадки строительства весом насыпи или другими материалами, полезная нагрузка от которых равна или превышает нагрузку от проектируемого сооружения.

Методы вертикального дренажа основаны на том, что уплотнение слабых водонасыщенных грунтов в основном определяется процессами отжатия воды - процессом фильтрационной консолидации.
По классической теории фильтрационной консолидации К. Терцаги, время уплотнения водонасыщенных грунтов пропорционально коэффициенту фильтрации и квадрату толщины уплотняемого грунта.

Устраивая в толще водонасыщенного глинистого грунта вертикальные дрены на расстоянии друг от друга от 2 до 5 м на глубину до
20 м, можно значительно сократить расстояние, которое необходимо пройти отжимаемой воде из глинистого слоя до дрен и, следовательно, уменьшить время уплотнения грунтов основания.

Чтобы создать избыточное поровое давление, под действием которого вода будет перемещаться до дренажной поверхности, поверх вертикальных дрен устраивают песчаную подушку, а затем пригрузочную насыпь или сооружение (Абелев М.Ю. .

Песчаная подушка объединяет вертикальные песчаные дрены, собирает из них воду, кроме того, служит горизонтальным дренажом (рис. 3.40).

Рис. 3.40. Схема уплотнения слабых водонасыщенных грунтов

песчаными дренами и пригрузкой территории:

1– фильтрующая пригрузка; 2 – слабый грунт; 3– песчаная дрена;

4–подстилающий дренирующий слой

Уплотнение слабых водонасыщенных грунтов вертикальными дренами широко применяется в практике строительства различных сооружений во многих странах. В настоящее время в практике используются дрены, устраиваемые из песка, бумаги, синтетичесих, комбинированных материалов и др., что требует применения различных сложных механизмов и специального оборудования.

Вертикальные песчаные дрены устраивают следующим образом. Чтобы по площадке могли перемещаться механизмы, на ней сначала отсыпают песчаную подушку толщиной не менее 0,5 м. Для устройства дрен применяют самоходную установку на базе экскаватора, на которую подвешена обсадная труба с оголовником, прицепным бункером и инвентарным башмаком. Диаметр обсадной трубы для устройства песчаных дрен назначается в зависимости от погружающего оборудования в пределах d = 0,4-0,5 м.

Технология устройства вертикальных песчаных дрен аналогичен песчаным сваям (см. рис. 3.21) и состоит из следующих операции.

Металлическую трубу с закрытым наконечником погружают вибратором, вибромолотом или другими механизмами на заданную глубину.

Затем через боковое отверстие в верхней части трубы в нее отдельными порциями засыпают песок так, чтобы заполнить трубу на высоту 2-4 м. После этого включают вибратор или вибромолот и трубу поднимают на 2-3 м. В скважине остается столб песка. Затем в обсадную трубу засыпают следующую порцию песка (тоже на высоту
3-4 м) и снова поднимают трубу. При этом длина трубы должна превышать длину вертикальной дрены не менее чем на 2 м.

В последующие годы технология устройства песчаных дрен и применяемое оборудование были усовершенствованы, а в регионах, где отсутствуют пески, начали широко применяться эффективные виды ленточных бумажных, синтетических, комбинированных и других видов дрен, с разработкой специальной технологии и механизмов по их погружению. Бумажные и искусственные плоские дрены (заводского изготовления) состоят из жесткого пластмассового сердечника, обернутого тонким слоем фильтрующего материала (специальным образом обработанная бумага или нетканые материалы, изготовленные из полипропилена, полиэстера, полиэтилена). Такие материалы хорошо зарекомендовали себя как фильтры и гарантируют от продавливания мелких частиц и засорения дренажных каналов в сердечнике. Плоские дрены погружаются в грунт вдавливанием с использованием специального оборудования.

Следует отметить, что по условию работы дрены устраиваются как совершенные и несовершенные (рис. 3.41).

Рис. 3.41. Расчетные схемы совершенной (а) и несовершенной

1– песчаная подушка; 2–песчаная дрена; 3–естественный дренирующий слой; 4 –песчаная дрена

Вертикальные дрены работают по схеме совершенных при прорезке ими всего слабого слоя грунта. В случаях, когда слой слабого грунта заключен между двумя дренирующими слоями (сверху и снизу) и дрена полностью прорезает слой слабого грунта, принимается, что уплотнение слоя грунта происходит за счет отжатая воды из пор грунта в дрену и в оба фильтрующих слоя.

К недостаткам метода относятся использование специального оборудования, большие трудозатраты при возведении пригрузочной насыпи и ее снятии и др. Очевидно, это обстоятельство привело к ограничению применения этого метода в практике строительства.

В обводненных грунтах достаточно высокой проницаемости (с коэффициентом фильтрации более 5 м/сут), мощности обводненных пород, превышающей несколько метров, и глубине залегания водоупора свыше 8 - 10 м;

При двухслойном строении обводненной толщи пород, когда верхний слой сложен слабопроницаемыми глинистыми породами мощностью несколько метров, а нижний -хорошо проницаемыми породами;

При многослойном строении обводненной толщи пород значительной (более 10 м) мощности.

Применение вертикального дренажа может оказаться целесообразным и при необходимости снижения уровня грунтовых вод в пределах отдельных их куполов, сформировавшихся в толще слабопроницаемых пород (с коэффициентом фильтрации порядка 1 м/сут) большой мощности (в несколько десятков метров).

Основными конструктивными элементами водопонизительной скважины вертикального дренажа являются:

Ствол, обычно закрепленный обсадными трубами;

Фильтр с надфильтровой трубой;

Водоподъемное оборудование.

Обсадные трубы выполняют функции крепления стенок скважины, обеспечивая их устойчивость как в период проходки скважины, так и в период ее эксплуатации. В большинстве случаев после устройства дренажной, скважины и оборудования ее фильтровой колонной и фильтром обсадные трубы извлекаются полностью или частично.

Конструкцию с устройством песчано-гравийной засыпки в пространстве между стенкой скважины и фильтровой колонной на всю длину целесообразно применять в дренажных скважинах сравнительно небольшой глубины, а также в условиях дренирования слоистой толщи пород.

Вертикальные поглощающие дренажные скважины устраиваются в тех случаях, когда нет опасности загрязнения подземных вод нижележащего (поглощающего) водоносного горизонта.

В конструктивном отношении поглощающие скважины представляют собой буровые полости со сплошным заполнением их песчано-гравийной смесью или оборудуются фильтровой колонной с фильтрами, расположенными в пределах дренируемого и водопоглощающего слоев. Вокруг фильтровой колонны выполняется обсыпка песчано-гравийным материалом.

Скважины вертикального дренажа оборудуются фильтрами, конструкции которых могут быть различными.

Основными элементами фильтра являются каркас и водоприемная поверхность.

Применяются каркасы стержневые, трубчатые, с круглой или щелевой перфорацией, а также каркасы из штампованного листа.

Водоприемная поверхность выполняется в виде проволочной обмотки, штампованного листа, металлических и неметаллических сеток, трубофильтров из различных искусственных пористых материалов, а также песчано-гравийной засыпки.

Наиболее распространенным и эффективным типом фильтров являются песчано-гравийные фильтры, которые подразделяются на засыпные, кожуховые и блочные фильтры.

В качестве конструкционных материалов для изготовления трубчатых каркасов фильтров применяются трубы горячекатаные, электросварные, трубы полиэтиленовые или поливинилхлоридные, трубы асбестоцементные.

Для изготовления стержневых каркасов применяется сталь прутковая марок Ст3, Ст5, Ст7 диаметрами 12, 14, 16 мм, а также соединительные патрубки и опорные кольца из горячекатаных труб.

Проволочные обмотки каркасов выполняются из стальной нержавеющей проволоки диаметром 2-4 мм. Штампованные элементы водоприемных поверхностей изготавливаются из листовой нержавеющей стали толщиной 0,8 - 1 мм.

Сетчатые элементы водоприемных поверхностей выполняются из синтетических сеток, сеток из нержавеющей стали или латуни различного плетения.

Отбор воды из скважин вертикального дренажа осуществляется различными типами водоподъемных устройств в зависимости от глубины динамического уровня воды в скважине, ее диаметра, водообильности дренируемого водоносного пласта и др. При этом применяются насосы с погружными электродвигателями, насосы с трансмиссионным приводом, горизонтальные центробежные насосы, а также вакуумные или эрлифтные водоподъемные устройства.

Насосами обычно оборудуются одиночные дренажные скважины. При наличии ряда сравнительно близко расположенных дренажных скважин целесообразно устройство эрлифтных или вакуумных систем, которые позволяют отказаться от установки насосов в каждой отдельной скважине.

В отдельных случаях необходимое снижение уровня подземных вод на подтапливаемой территории может быть осуществлено самоизливающимися дренажными скважинами. Отвод воды из группы или ряда таких скважин целесообразно осуществлять посредством устройства глухого коллектора, в который поступает вода из каждой самоизливающейся скважины, а затем отводится в сборный водоприемник, откуда откачивается насосами.

При этом над устьем каждой скважины устраивается смотровой колодец.

Для защиты любой постройки от подтопления грунтовыми или атмосферными водами, для поддержания своего участка в идеальном порядке необходимо создать целую систему коммуникаций. Незаменима в таких случаях дренажная система, к тому же она имеет три вида, и один из них называется вертикальным или пристенным. Он просто незаменим для защиты построек от лишней воды. Сделать вертикальный дренаж своими руками можно и нужно, особенно если ваш участок находится в низине. Так как при большом количестве осадков дренажная система незаменима.

1. Вертикальный дренаж не зря называют пристенным, ведь именно его применяют для скорого отведения вод от стен самых различных зданий. Если вы создадите пристенный дренаж вокруг своего дома, то спасете раз и навсегда цокольный этаж от затоплений во время таяния снегов или сильных дождей.
2. Этот способ можно применить для спасения от подтопления как частного участка, загородного дома, так и небольшого дачного домика. Технология во всех случаях будет одинакова. Такая система подойдет и для обычного участка, не имеющего капитальных строений.

Если вы занимаетесь , то вполне можете воспользоваться такой системой.

Необходимость пристенного дренажа

Такая система просто необходима, если в доме имеется цокольный этаж или подвал. Лучше всего позаботиться об этом на этапе строительства дома, в противном случае вновь придется выкапывать котлован по периметру всего дома.

Прокладка дренажных труб располагается вокруг дома, а по углам устраивают смотровые колодцы.

Работа эта не сложная и вполне доступна для выполнения своими руками.

Нанимать специалистов нет необходимости, поскольку все работы вполне может выполнить один человек, а при условии, что у него будут помощники, вся работа может занять всего несколько дней.

Этот процесс ускорится, если все необходимые материалы и инструменты будут подготовлены заранее.

Вернуться к оглавлению

Как рассчитать устройство дренажной системы

Прежде чем начинать такое дело, как прокладка дренажной системы своими руками, нужно учесть несколько факторов, чтобы не наделать ошибок.

1. Технология устройства вертикального дренажа позволяет отводить воду от приямка в дренаж. Нужно знать, что световой приямок соединяет в себе сразу две функции. Первая функция приямка — это естественная подача света в подвальное помещение. Вторая функция приямка — это сбор талых и дождевых вод.
2. Глубина дренажной системы должна отталкиваться от глубины основания фундамента, то есть ее нужно создавать ниже не менее чем на 30 сантиметров.
3. Чтобы не допустить застаивания воды и обеспечить ее постоянный отвод, следует создать дренажную систему с уклоном в сторону сборного коллектора.

Вернуться к оглавлению

Технология устройства вертикального дренажа своими руками

1. Выкопав котлован для устройте в нем песчаное ложе. Используя лазерный нивелир, устраните перепады высот. При помощи этого же инструмента создайте равномерные уклоны по всему периметру в стороны сборных коллекторов. Те же самые действия нужно производить при осушении участка, только не возле стен, а в низине.
2. Следующий этап — укладка полотна геотекстиля и засыпание на него гравия. Гравий должен быть тщательно промытым. Затем нужно проверить, сохранился ли созданный уклон в сторону коллекторов. После этого в гравии следует сделать углубления для прокладки труб.
3. Теперь нужно уложить дренажные трубы в подготовленные места. Чтобы избежать засорения, гравий не должен быть мельче минимального размера отверстий в трубах.
4. После соединения труб нужно вновь проверить уклон всей системы.
5. Для облегчения промывки системы на каждом повороте предусмотрите устройство вертикальной трубы, которая должна иметь плотно закрывающуюся крышку. Это обеспечит вам надлежащий уход за системой, благодаря чему она прослужит вам многие годы.
6. Уложенные трубы обматываются геотекстилем достаточно плотно. Затем с помощью капроновой нити геотекстиль закрепляется.
7. Вся система засыпается промытым гравием, слоем примерно в 20 см и укрывается геотекстилем.
8. Поверх всего насыпается речной песок крупной фракции, он также сыграет роль дополнительного дренажного слоя.

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.

Дренажная система – это совокупность инженерных конструкций, предназначенная для отведения дождевых, грунтовых и талых вод. Вертикальный дренаж – один из применяемых на практике ее видов. Основным его назначением является понижение уровня почвенных вод.

Создание таких систем имеет важное практическое значение. Ведь, как известно, переизбыток влаги отрицательно сказывается на состоянии всех построек, уменьшая срок их эксплуатации, и на развитии многих культурных видов растений.

Правильно организованное водоотведение улучшает комфортабельность жилищных условий.

Функции и составные элементы дренажных конструкций

Устройство дренажной системы

Работы по созданию систем водоотвода требуют как времени, так и дополнительных (и не малых) расходов денежных средств. Тогда, для чего нужен дренаж? Такой вопрос может возникнуть только у незнакомого с основами строительства человека.

Вода после ливневых дождей и от талых снегов должна куда-то уходить. Иначе возникнет ряд проблем:

• фундаменты построек начнут разрушаться более быстрым темпом;
• погреба и подвалы часто оказываются подтопленными (затопленными полностью), либо с завышенным уровнем влажности, что делает невозможным хранение овощей и фруктов;
• по помещениям распространяются грибки и плесень;
• при заболачивании возрастает количество вредоносных для человека организмов, насекомых.

Отводимая от дома вода может использоваться в хозяйственных целях

На основании изложенного можно вывести, зачем нужен дренаж:

• отводится лишняя вода;
• появляется возможность запасаться ей для хозяйственных целей;
• повышается срок службы построек;
• создаются оптимальные условия культивирования растений.

• трубы;
• колодцы;
• каналы (канавы);
• желоба;
• приямки;
• фильтры;
• водосборники;
• насосы.

Пластиковые колодцы

Отвечая на вопрос, что это такое дренаж, следует сказать, что это совокупность мероприятий и сооружений, предназначение которых заключается в отводе излишек воды.

Факторы, указывающие на необходимость создания дренажа:

• особенности рельефа: дренаж обязателен для низин и на границах водоразделов;
• близкое расположение к поверхности грунтовых вод (глубина 1,5 м);
• тип грунта: глинистые и каменистые почвы плохо пропускают осадки;
• расположение построек на территории районов водосбора рек.

Дренаж участка позволит решить ряд важных проблем с заболачиванием участка и улучшит показатели комфорта.

Классификация водоотводящих сооружений

На практике распространены различные виды дренажей. Они разделяются конструкцией, глубиной залегания и способом монтажа.

Пример системы дренажа

Их классификация представлена в таблице.

Дополнительно можно также выделить биодренаж.

Комплексное использование горизонтальных и вертикальных видов дренажей в строительстве (комбинированный вариант) приводит не только к поддержанию гидрологического уровня, но и способствует рациональному отводу влаги с поверхности обслуживаемой зоны.

Устройство систем вертикального дренажа

Вертикальный дренаж подходит и для обезвоживания глубоких слоев почвы

Вертикальный дренаж – целая сложная комплексная система, предназначенная для дренирования грунтовых расположенных близко к поверхности вод. Ее составляющими являются: дренажные скважины, насосное оборудование, водопроводная сеть, системы фильтров и автоматизации.

Этот способ применяется также для обезвоживания глубоких почвенных слоев, что понижает по округе уровень подземных вод. При этом ориентируются на гидрогеологические показатели местности, чтобы выполнить требования по соблюдению водного режима.

Вертикальный дренаж широко применяется:

• в загородном строительстве;
• при возведении инфраструктурных объектов (автострад, железнодорожных путей, тоннелей, дамб).

Система данного типа предохраняет стены построек (а также другие их участки) от негативного гидростатического воздействия.

Вертикальный дренаж устроен следующим образом:

• фильтрующие элементы, которые располагают непосредственно в водоносном горизонте;
• фильтрационные колодцы, размещенные в самом низшем месте участка.

В первом случае дренаж внутрипластовой воды осуществляется насосными станциями. Такие сооружения эффективны, но затратны в устройстве и обслуживании, поэтому они чаще применяются при постройке элитных домов, промышленных и инфраструктурных объектов и дамб.

Второй вариант устройства более доступный. Он эффективно контролирует уровень воды в грунте.

Бурение дренажных скважин также относится к вертикальному дренированию. Этот способ избавит от высоко расположенных почвенных вод, отведя их в подготовленное место.

Частой ошибкой при устройстве таким методом является сверление до первого водоносного горизонта. Это добавит в местные питьевые источники грязную жидкость с поверхности, испортив их качество.

Скважина должна пересечь два водоупорных горизонта

Дренажная скважина должна пробуривать 1-2 водоупорных горизонта, что позволит убрать верховодку с земельного участка. По ее периметру рекомендуется делать конус в 45 градусов от оси.

Определяется необходимое количество скважин, их расположение, глубина бурения, исходя из структуры почв и расположения водоносных слоев.

Их диаметр принципиального значения не имеет, важна периодичность установки.

Вертикальный дренаж отличается прочностью и надежностью. Он максимально эффективен совместно с гидроизоляцией фундаментов построек, стен подвалов, погребов и подземных складов.

Создание дренажа вдоль забора

В местностях с большим количеством осадков при наклонах местности в сторону ограды и наличии верховодки требуется дренажная канава вдоль забора. Ее создание будет оптимальным выходом для защиты основания ограждения и рационального отвода воды. Полезные советы о дренаже на участке смотрите в этом полезном видео:

Дренажные канавы вдоль забора бывают трех типов:

• закрытого, создающиеся при помощи перфорированных засыпанных труб;
• открытого (желоба);
• засыпного, когда в подготовленную траншею заносят крупный щебень и другие фильтрующие смеси.

Перед тем, как сделать дренажную канаву, следует учесть СНиП 2.05.07-85 и свод правил под номером 104-34-96. Ими регламентируются требования к уклонам и расстояния до ограды, а также указываются рекомендации по практическому строительству.

Достаточное расстояние от изгороди до траншеи с усиленными боками – около 50 см.

Часто стенки канав делают бетонными

Стенки канав часто создаются в виде жёлоба из бетона. Эффективными вариантами укрепления склонов также являются:

• плотные растительные насаждения (уклон не более 30°);
• применение листов из полимеров с крупными ячейками, сложенных несколькими слоями (угол уклона – до 70°);
• биоматы применяются при уклонах до 60°;
• глубокие траншеи укрепляются армированными конструкциями, заполненными дренажными составами.

Процесс создания канавы открытого типа состоит из таких этапов:

• первоначально вырываются канавы в 2 раза большего объема (от требуемого);
• дно покрывается подушкой из крупнозернистого песка либо гравия;
• механическим способом или вручную укрепляются стены полученного желоба, после чего можно их украсить;
• учитывается, что глубина ямы превышает вертикальные размеры фундаментов ближних сооружений на 30-50 см;
• уклон дна выполняется на одну сторону и составляет до 5 см на 10 м длины канавы. Пример оригинальной дренажной канавы смотрите в этом видео:

Главная функция дренажа вдоль оград – перенаправление образующихся водных потоков.

Организация водоотвода гаража

Дренаж можно сделать как снаружи, так и внутри

Часто страдают от подтоплений и гаражи. Перед их хозяевами часто возникает вопрос: как сделать дренаж в гараже? Для этого применяются несколько технологий в зависимости от конкретных условий.

В гараже своими руками дренаж делается снаружи или внутри. Внешний способ заключается в выполнении определенного перечня работ:

• по периметру сооружения выкапываются желоба на 40 см ниже пола и шириной до 50 см;
• через 2 м по ним бурятся скважины (глубиной в несколько метров);
• вставляются пластиковые трубы, накрывающиеся сверху сеткой;
• на дно желоба выстилается подушка;
• укладывается геотекстиль (на него щебень), края его заворачиваются;
• вся поверхность засыпается землей.

Внутренний способ заключается в создании приямка, откуда влага будет по водостоку направляться в систему местной канализации, либо уходить в грунт через скважину. О том, как сделать дренаж вокруг дома, сомтрите в этом полезном видео:

Для гаражного помещения внешний способ – наиболее эффективный вариант.

Выше было рассмотрено, что такое дренаж, его виды и функции. Также приведены примеры отведения осадков от изгородей и гаражей. Дренажные работы – важные мероприятия, от правильного проведения которых будет зависеть целостность зданий и сооружений в долгосрочной перспективе.

Эффективные системы препятствуют заболачиванию территорий, создают необходимые условия растениеводству. В местностях с сезонными (либо редкими) осадками помогают пополнять запасы пресной воды.