Способ устройства комбинированного дренажа со шнековым подъемом воды Российский патент 2020 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к области гидротехнического и мелиоративного строительства, в частности к способу устройства организованного отвода в нижний бьеф гидроузла фильтрационных вод и понижения депрессионной поверхности в теле плотины, в основании которой находятся напорные воды, и может найти применение при осушении территорий, имеющих напорные водоносные горизонты.

Известен способ строительства комбинированного дренажа, включающий прокладку закрытой горизонтальной дрены-коллектора с фильтром из зернистого материала, размещение вдоль нее вертикальных скважин-усилителей и подключение их к закрытой горизонтальной дрене-коллектору, доводка вертикальных скважин-усилителей до поверхности земли и подключение их к закрытой горизонтальной дрене-коллектору посредством наклонных в сторону горизонтальной дрены труб (Патент РФ №2074924, МПК: Е02В 11/00, опубл. 10.03.1997 г.).

Недостатком аналога является то, что при высоком положении уровня подземных вод напорного горизонта основания плотины может создаваться градиент напора на входе вод основания в трубчатый дренаж выше критического для грунта основания, что может вызвать развитие суффозионных процессов, связанных с выносом частиц грунта в трубчатый дренаж, и подъем депрессионной поверхности в теле плотины.

Известен способ строительства комбинированной дрены, путем прокладки в траншее закрытой горизонтальной дрены-коллектора с обсыпным фильтром из гравийно-песчаной смеси, строительства вдоль нее вертикальных скважин-усилителей и подключение их к закрытой дрене-коллектору посредством водоподводящих элементов зернистого материала, выполнения при строительстве скважин-усилителей участков их фильтровых колонн, расположенных напротив горизонтальной дрены-коллектора, в виде водовыпускных фильтров, перекрываемых на время обсыпки зернистым материалом и проведения строительной откачки с помощью трубчатых оголовков, образования водопроводящих элементов путем бурения в перемычках грунта, разделяющих дрену-коллектор и скважины-усилители, вспомогательные скважины с обсадкой их трубами, осуществления после строительной откачки контактирования фильтра дрены-коллектора и водовыпускных фильтров скважин-усилителей с водопроводящими элементами путем извлечения из вспомогательных скважин обсадных труб и трубчатых оголовков из скважин-усилителей (А.С. СССР №1537747, МПК: Е02В 11/00, опубл. 23.01.1990 г.).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является то, что данный способ не рассматривает ситуацию повышенного уровня подземных вод напорного горизонта основания плотины с возникновением на входе в дренаж вод основания градиента напора выше критического для грунта основания, что влечет за собой вынос грунта в дренаж, с подъемом депрессионной поверхности в теле плотины, и возможностью развития суффозии.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в предотвращении развития механической суффозии и разгрузке напорных вод основания плотины в комбинированный дренаж при градиентах напора на входе фильтрационного потока в горизонтальную дрену-коллектор меньше критического для грунта основания плотины, увеличении срока эксплуатации горизонтального дренажа и снижении затрат на его ремонт.

Для достижения указанного технического результата в способе устройства комбинированного дренажа со шнековым подъемом воды, включающем прокладку закрытой горизонтальной дрены-коллектора в траншее, заполненной крупнозернистым песком с фильтром из зернистого материала и установку вдоль закрытой горизонтальной дрены-коллектора вертикальных скважин-усилителей, фильтровые колонны, которых соединяют напорный горизонт и траншею, для осуществления разгрузки потока из тела плотины с последующим отводом потока через закрытую горизонтальную дрену-коллектор, для удлинения пути фильтрации и снижения градиента напора во внутренней трубе вертикальной скважины-усилителя 6 неподвижно устанавливают винт-шнек, с приваренным по спирали пером, кромка которого сопряжена плотно, через уплотнения, с корпусом вертикальной скважины-усилителя.

Отличительным признаком предлагаемого способа устройства комбинированного дренажа со шнековым подъемом воды от указанного выше известного, является установка во внутреннюю трубу вертикальной скважины-усилителя неподвижного винта-шнека.

Благодаря наличию этих признаков при устройстве комбинированного дренажа происходит понижение действующего градиента напора на входе фильтрационного потока из основания плотины в горизонтальный дренаж, что увеличивает срок эксплуатации горизонтального дренажа и снижает затраты на его ремонт.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором представлен вертикальный разрез комбинированной дренажной системы, которая содержит закрытую горизонтальную дрену-коллектор 1, траншею 2, депрессионную поверхность 3, уровень напорных вод 4, напорный горизонт 5, вертикальную скважину-усилитель 6, винт-шнек 7.

Способ осуществляется следующим образом.

Закрытую горизонтальную дрену-коллектор 1, прокладывают в траншее 2, которую заполняют крупнозернистым песком с фильтром из зернистого материала и устанавливают вдоль нее на расстоянии, например, 0,7-1,0 м, вертикальные скважины-усилители 6, фильтровые колонны которых соединяют напорный горизонт 5 и траншею 2, куда осуществляется разгрузка депрессионной поверхности 3 из тела плотины, отвод потока воды производится через закрытую горизонтальную дрену-коллектор 1, при этом уровень напорных вод понижается до положения уровня напорных вод 4. Вертикальные скважины-усилители 6 доводят до поверхности земли, а их оголовки на уровне поверхности земли, фильтровую колонну в напорном водоносном слое и в траншее 2. Траншею 2 засыпают крупнозернистым песком до проектного уровня, сверху - обратная засыпка местным грунтом. После выполнения монтажных работ и засыпки грунтом траншею 2 уплотняют.

Для соблюдения условия не превышения градиента напора на входе в дренаж критического градиента для грунта основания, определяемого действующими нормативами, подъем воды по вертикальной скважине-усилителе 6 происходит за счет поступления ее вдоль оси винта-шнека 7, неподвижно установленного в вертикальной скважине-усилителе 6.

Использование принципа винтового подъема способствует удлинению пути фильтрации и уменьшению градиента напора на входе в закрытую горизонтальную дрену-коллектор 1. Шаг винтовой линии винта-шнека может быть непостоянен по его длине: в зоне выше депрессионной поверхности 3 выполняется более мелким, чем в основной подъемной зоне.

Предлагаемый способ прост в исполнении, а в случае, если шнековая часть может удаляться из скважины, то имеется возможность контроля ее технического состояния и ремонта вертикальных скважин-усилителей без вскрытия обратной засыпки.

Изобретение относится к области гидротехнического и мелиоративного строительства, в частности к способу устройства организованного отвода в нижний бьеф гидроузла фильтрационных вод и понижения депрессионной поверхности в теле плотины, в основании которой находятся напорные воды, и может найти применение при осушении территорий, имеющих напорные водоносные горизонты. Способ устройства комбинированного дренажа со шнековым подъемом воды включает прокладку закрытой горизонтальной дрены-коллектора 1 в траншее 2, заполненной крупнозернистым песком с фильтром из зернистого материала, и установку вдоль закрытой горизонтальной дрены-коллектора 1 вертикальных скважин-усилителей 6, фильтровые колонны которых соединяют напорный горизонт 5 и траншею 2, для осуществления разгрузки потока из тела плотины с последующим отводом потока через закрытую горизонтальную дрену-коллектор 1. Для удлинения пути фильтрации и снижения градиента напора во внутренней трубе вертикальной скважины-усилителя 6 неподвижно устанавливают винт-шнек 7 с приваренным по спирали пером, кромка которого сопряжена плотно, через уплотнения, с корпусом вертикальной скважины-усилителя 6. Технический результат состоит в предотвращении развития механической суффозии и разгрузке напорных вод основания плотины в комбинированный дренаж при градиентах напора на входе фильтрационного потока в горизонтальную дрену-коллектор меньше критического для грунта основания плотины, увеличении срока эксплуатации горизонтального дренажа и снижении затрат на его ремонт. 1 ил.

Способ устройства комбинированного дренажа со шнековым подъемом воды, включающий прокладку закрытой горизонтальной дрены-коллектора 1 в траншее 2, заполненной крупнозернистым песком с фильтром из зернистого материала, и установку вдоль закрытой горизонтальной дрены-коллектора 1 вертикальных скважин-усилителей 6, фильтровые колонны которых соединяют напорный горизонт 5 и траншею 2, для осуществления разгрузки потока из тела плотины с последующим отводом потока через закрытую горизонтальную дрену-коллектор 1, отличающийся тем, что для удлинения пути фильтрации и снижения градиента напора во внутренней трубе вертикальной скважины-усилителя 6 неподвижно устанавливают винт-шнек 7 с приваренным по спирали пером, кромка которого сопряжена плотно, через уплотнения, с корпусом вертикальной скважины-усилителя 6.