ОСУШИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕКТОРНЫЙ ДРЕНАЖ Российский патент 2004 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к области гидротехнического и мелиоративного строительства, в частности к дренированию оснований грунтовых плотин и осушению подтапливаемых территорий.

Известны дренажные устройства, используемые для гравитационного понижения уровня подземных вод, включающие перфорированный трубчатый коллектор с окружающей его снаружи оболочкой, обеспечивающей защиту осушаемого грунта от деструкции под действием втекающего в дренаж фильтрационного потока и конструктивно выполненной в связи с этим по принципу обратного фильтра из зернистых или волоконных геосинтетических материалов, и расположенные по трассе дренажа смотровые, с отстойниками, колодцы, которые служат для оперативного контроля за эффективностью работы и состоянием дренажной системы (Справочное пособие "Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем на застраиваемых и застроенных территориях" к СНиП 2.06.15-85 "Инженерная защита территорий от затопления и подтопления". - М.: Стройиздат, 1991 г., стр.110). Коллектор этого самотечного дренажного устройства, уложенный с небольшим уклоном в сторону устьевого выпуска дренажных вод, функционально обеспечивает равномерную разгрузку фильтрационного потока и одновременно транзитное перетекание сформировавшегося в коллекторе потока дренажных вод.

Существенными недостатками такого одноколлекторного дренажа в общепринятом "классическом" исполнении является, прежде всего, его ненадежность (что подтверждается многолетним опытом эксплуатации подобных дренажей на ряде гидроузлов, например, Нижегородской ГЭС, Воткинской ГЭС, Цимлянской ГЭС, защитных сооружений г. Казани). Также при наличии случайных дефектов, чаще всего обусловленных изменчивостью зернового состава фильтровой оболочки, происходит "заиление" и даже полная закупорка дренажного коллектора со всеми вытекающими последствиями, особенно если сопутствующее изменение уровенного режима фильтрационного потока в сооружении может послужить причиной потери его устойчивости. Далее при обычно малых (порядка несколько промиллей) уклонах дренажного коллектора его диаметр должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить протекание транзитного потока. Следовательно, значительно увеличивается и без того большой объем дорогостоящего и часто дефицитного материала фильтровой оболочки - качественного щебня, отсортированной песчано-гравийной смеси, геосинтетики. При ремонте одноколлекторного дренажа возникает необходимость шунтирования дефектного участка и осуществления значительной по объему выемки грунта и материала фильтровой оболочки.

Известно дренажное устройство, которое можно характеризовать как дренаж "раздельного действия", поскольку в данном случае грунтовая толща осушается, в основном, водопоглотительными колонками, выполненными из пенополистирола, а транзитный переток дренажных вод осуществляется по трубчатому коллектору, обладающему теми же (как и у колонок) водопоглотительными свойствами (Временные рекомендации по применению плит из пенополистирола (ПСБ) для устройства поглотительных колонок (ПК) при строительстве дренажа. - Сыктывкар, ПСПЭО "Комимелиорация", 1991 г., стр.5).

Такое дренажное устройство, предназначенное, главным образом, для мелиорации сельскохозяйственных угодий путем неглубокого их осушения, имеет существенные недостатки, заключающиеся в отсутствии требуемой его надежности при использовании в ответственных гидротехнических сооружениях, низкой ремонтабельности и в значительных по объему затратах строительных материалов.

Известно устройство для дренирования промышленных территорий, включающее дренажный трубопровод и смотровые колодцы, в котором над основным дренажным трубопроводом уложен дополнительный дренажный трубопровод (А.с. 540960, кл. Е 02 В 11/00, опубл. 30.12.76).

Однако в таком устройстве, основной трубопровод (коллектор) функционально выполняет водоприем и транспортировку дренажных вод, поэтому оно имеет сравнительно низкие показатели эксплуатационной надежности и неприемлемую по современным меркам ремонтабельность, обусловленную тем, что основной объем ремонтных работ приходится выполнять в этом случае с использованием ручного труда; высокую стоимость, поскольку для защиты дренируемого грунтового пласта от суффозии больший по размеру основной трубопровод должен иметь снаружи соответствующую (часто многослойную) фильтровую обсыпку из дорогих фракционированных или геосинтетических материалов. Кроме того, при ремонте основного дренажного коллектора необходимо осуществлять обходное шунтирование для пропуска дренажных вод в соседний смотровой колодец либо производить их постоянную откачку.

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Предлагаемый осушительный коллекторный дренаж не имеет указанных недостатков, так как в нем имеется два (или больше) трубчатых коллектора, один из них, расположенный выше, является водоприемным, в который разгружается фильтрационный поток с удельным расходом q, а второй предназначен для транзитного пропуска потока дренажных вод с дискретно увеличивающимся расходом Q_т.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности коллекторного дренажа, его экономичности и ремонтабельности.

Сущность заявленного изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата, который обеспечивается тем, что осушительный коллекторный дренаж имеет водоприемный трубчатый коллектор с окружающей его фильтрующей оболочкой и монтажно-смотровые колодцы с отстойниками, расположенные по трассе дренажа. Вместе с этим осушительный коллекторный дренаж снабжен одним или несколькими неперфорированными глухими коллекторами транзитного пропуска дренажных вод, при этом водоприемный трубчатый коллектор присоединен одним или обоими своими концами к монтажно-смотровым колодцам и расположен над одним или несколькими неперфорированными глухими коллекторами, присоединенными к монтажно-смотровым колодцам.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающих получение технического результата для всех случаев, на которые распространяется испрашиваемый объект правовой охраны.

Заявленное техническое решение также имеет факультативный признак, а именно:
- в случае присоединения водоприемного трубчатого коллектора одним своим концом к монтажно-смотровому колодцу последний расположен ниже по течению транзитного потока дренажных вод.

Предложенное изобретение схематически поясняется чертежами. На фиг.1 - продольный разрез осушительного коллекторного дренажа с водоприемным трубчатым коллектором с перфорацией и окружающей его снаружи оболочкой, на фиг.2 - его поперечное сечение, на фиг.3 - его продольный разрез с водоприемным трубчатым коллектором и с поглотительными колонками.

Осушительный коллекторный дренаж состоит из водоприемного трубчатого коллектора 1 с перфорацией и окружающей его снаружи оболочкой 2, монтажно-смотровых колодцев 3 с отстойниками 4, неперфорированных глухих коллекторов 5 и поглотительных колонок 6.

Согласно изобретению перетекание транзитного потока, сформировавшегося на определенном участке дренажа, осуществляется по коллектору, который в зависимости от величины расхода и наличия труб определенного размера может состоять из одной или нескольких неперфорированных (как в обычных дренажах) глухих труб большего сечения. Водоперехватная способность предлагаемого осушительного коллекторного дренажа "раздельного действия" целиком обеспечивается водоприемным трубчатым коллектором 1 с окружающей его снаружи оболочкой 2 либо гидравлически сообщающимися с ним поглотительными колонками 6.

При такой компоновке конструктивных элементов дренажного устройства практически исключается возможность засорения или заиливания основного водоприемного трубчатого коллектора наносами, влекомыми транзитным потоком дренажных вод в неперфорированных глухих коллекторах.

Отсюда осушительный коллекторный дренаж "раздельного действия" более надежен, так как последствия наиболее вероятного повреждения оболочки водоприемного трубчатого коллектора отразятся на условиях дренирования лишь в пределах одного сравнительного небольшого участка трассы дренажа при сохранении работоспособности основного конструктивного его элемента - водопропускного трубчатого коллектора.

Кроме того, для прокладки такого дренажа в несколько раз уменьшается потребность в материале оболочки водоприемного трубчатого коллектора небольшого диаметра и значительно облегчается проведение ремонтных работ, связанных, например, с устранением дефектов в оболочке водоприемного трубчатого коллектора.

При существующей широкой номенклатуре высокопрочных труб из синтетических материалов диаметр водопропускного трубчатого коллектора дренажа целесообразно ступенчато увеличивать по направлению течения в соответствии с расходом транзитного потока и его гидравлическим уклоном.

Изобретение относится к области гидротехники и мелиорации и может быть использовано для дренирования оснований грунтовых плотин и осушения подтапливаемых территорий. Дренаж состоит из водоприемного трубчатого коллектора с окружающей его снаружи оболочкой. Водоприемный трубчатый коллектор присоединен к монтажно-смотровым колодцам с отстойниками. Водоприемный трубчатый коллектор расположен над одним или несколькими неперфорированными глухими коллекторами для транзитного пропуска дренажных вод. Глухие коллекторы присоединены к монтажно-смотровым колодцам. Такая компоновка дренажного устройства практически исключает возможность засорения или заиливания основного водоприемного трубчатого коллектора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Осушительный коллекторный дренаж, включающий водоприемный трубчатый коллектор с окружающей его фильтрующей оболочкой и монтажно-смотровые колодцы с отстойниками, расположенные по трассе дренажа, отличающийся тем, что он снабжен одним или несколькими неперфорированными глухими коллекторами транзитного пропуска дренажных вод, при этом водоприемный трубчатый коллектор присоединен одним или обоими своими концами к монтажно-смотровым колодцам и расположен над одним или несколькими неперфорированными глухими коллекторами, присоединенными к монтажно-смотровым колодцам.2. Осушительный коллекторный дренаж по п.1, отличающийся тем, что в случае присоединения водоприемного трубчатого коллектора одним своим концом к монтажно-смотровому колодцу последний расположен ниже по течению транзитного потока дренажных вод.