ТРУБЧАТЫЙ ДРЕНАЖ КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2023 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве дренажного устройства земляных плотин и дамб обвалования.

Известным техническим решением является трубчатый дренаж земляных плотин и дамб [1], выполненный из перфорированных бетонных или асбестоцементных труб, уложенных с уклоном параллельно подошве откоса и обсыпанных обратным фильтром. Основными недостатками данного технического решения являются:

- потребность большого количества каменного и песчано-гравелистого материала;

- сложность производства работ по укладке обратных фильтров вокруг трубы;

- низкая эффективность работы.

Относительно близким техническим решением является «Трубчатый дренаж» [2], содержащий дренажные перфорированные трубы с кольцами жесткости и гибкие тюфяки, уложенные вокруг труб и состоящие из сетчатых оболочек и плотных рядов легких фашин, завернутых в геосетку, и отводящую часть, выполненную из аналогичных тюфяков и направленную по уклону в сторону русла реки. Основными недостатками данного технического решения являются:

- низкая эффективность работы из-за использования легких фашин из камыша для изготовления гибких тюфяков, который является природным материалом и растет только в водонасыщенной среде равнинных зон, и обладает ограниченным сроком службы;

- низкая пропускная способность гибких тюфяков из легких фашин отводящей части дренажа, из-за отсутствия дренажных труб в тюфяках.

Цель изобретения - повышение эффективности работы дренажа. Указанная цель достигается тем, что трубчатый дренаж, содержащий приемную и отводящую части, выполнена комбинированной конструкции, где приемная часть изготовлена из водосборных перфорированных труб с кольцами жесткости, надетые на трубы на расстоянии друг от друга, вокруг водосборных труб и между кольцами жесткости слоями завернуты геоматы, толщиной равной высоте ребер колец жесткости, которые вместе с перфорированной трубой образуют водоприемную часть дренажа, вокруг которой устроена защитная оболочка из габионной сетки, а отводящая часть выполнена из гибких цилиндрических тюфяков, которые изготовлены из перфорированных труб, обмотанных вокруг геоматами и геосеткой, и которые уложены плотными рядами от водоприемной части дренажа по направлению фильтрационного потока в сторону нижнего бьефа сооружения.

На фиг. 1. изображено поперечное сечение земляного сооружения (плотины или дамбы) с трубчатым дренажом; на фиг. 2 - план фрагмента горизонтального разреза дренажа, на фиг. 3 - водоприемная перфорированная труба с кольцами (ребрами) жесткости в аксонометрии; на фиг. 4 - гибкий тюфяк; на фиг. 5 - геомат.

Трубчатый дренаж состоит из водосборных перфорированных труб 1 с кольцами жесткости 2, геомат 3 завернутых слоями вокруг труб 1 между кольцами жесткости 2, которые вместе с трубами 1 образуют водоприемную часть 4 дренажа, вокруг которой устроена защитная оболочка из габионной сетки 5. Отводящая часть дренажа выполнена из плотно уложенных рядов 6, расположенных на определенном расстоянии друг от друга из гибких цилиндрических тюфяков 7, состоящих из перфорированных труб 8 и геомат 3, завернутых в геосетку 9. В нижнем бьефе в конце отводящих частей дренажа под выходными частями гибких тюфяков 7 устроены каменные засыпки 10 из гравия и галки. Трубчатый дренаж возводится следующим образом. Вначале перед строительством (реконструкции) земляной плотины (или дамбы) в основание низового откоса, чуть выше дна КБ разрабатывают траншею по габаритным размерам дренажа. По дну траншеи раскладывают сетчатую оболочку 6 (габионную сетку), сверху которой укладывают водосборные перфорированные трубы 1 с кольцами жесткости 2, между которыми плотно обматывают слоями геоматы 3, которые вместе с трубами 1 образуют водоприемную часть, вокруг которой по окружности плотно натягивают сетчатую оболочку из габионной сетки 5 и прикрепляют к кольцам (ребрам) жесткости 2 (выполненным из полимерных материалов). Далее, от водосборных перфорированных труб 1 на определенном расстоянии друг от друга и с уклоном в сторону нижнего бьефа (НБ) закладывают траншеи шириной по 1-2 м, заполненные плотными рядами 6 из гибких тюфяков 7, образующие водоотводящую часть дренажа, толщина тюфяков 0,3-0,5 м. Расстояние между рядами 6 может быть не более 8-10 м, принимают из условия обеспечения нормальной работы трубчатого дренажа. В концевой части гибких тюфяков 7 в основании нижнего бьефа разрабатывают яму размыва и устраивают каменную засыпку 10. После чего сверху собранного дренажного комплекса возводят (достраивают) низовой откос земляного сооружения (плотины или дамбы). При этом ширину водоотводящих тюфячных траншей и расстояние между ними принимают в зависимости от максимально возможного расхода фильтрационного потока. Тюфячная траншея шириной 1 м и толщиной 0,3 м, которая проходит с уклоном 0,05, пропускает расход воды до 50 л/с. Вместе с тем, необходимо соблюсти и основное условие нормальной работы трубчатого дренажа: максимально возможный уровень воды в НБ всегда должен быть ниже отметки дна дренажной трубы 1, т.е. не должен возникать подпор уровня воды со стороны НБ.

Трубчатый дренаж работает следующим образом. Фильтрационная вода, двигаясь под действием гидростатического напора со стороны верхнего бьефа (ВБ) через поры грунтов тела плотины или дамбы, попадает в зону водоприемной части 4 дренажа. Далее, геоматы 3 свободно принимают воду из-за их высокой водопроницаемости и пропускают через щелевые отверстия в дренажную (водосборную) трубу 1. И при заполнении трубы 1 до средины ее сечения вода легко вытекает из трубы 1 в водоотводящую часть 6 - в отводящие ряды гибких тюфяков 7, которые через перфорированные трубы 8 и геоматы 3 ускоренно отводят профильтровавшую воду в НБ (из-за хорошего уклона и градиента фильтрационного потока). При отсутствии уровня воды в НБ обеспечивается более эффективная работа дренажа. Поэтому дренаж предлагаемой конструкции рекомендуется использовать в средне и низконапорных грунтовых плотинах и дамбах обвалования территорий, когда в НБ отсутствует вода при обычных эксплуатационных условиях, или когда имеется небольшой уровень воды в НБ, который не может влиять на режим работы дренажа. Основная нагрузка грунта выше дренажных перфорированных труб 1 воспринимает кольца жесткости 2 и сетчатая оболочка 5. Поэтому геоматы 3 водоприемной части 4 всегда будут работать в нормальных условиях и прием фильтрационных вод будет обеспечен достаточно надежно. Над водоотводящей частью 6, состоящей из гибких тюфяков 7, имеется небольшой слой грунта, который не оказывает существенного влияния на их пропускную способность. Эффективность работы водоотводящих тюфяков 7 повышается, если сверху них уложить песчаный или песчано-гравелистый грунт.

При изготовлении дренажа основным фильтрационным материалом используется геомат - достаточно стойкий и прочный искусственный материал, который эффективно работает в условиях водной среды и является высоко дренирующим материалом. При этом исключается вынос и проникновение мелких частиц грунта в водосборные трубы 1. Таким образом, обеспечивается безопасный прием и отвод профильтровавшей воды через тело земляных сооружений при всех возможных эксплуатационных уровнях воды в ВБ.

Трубчатый дренаж комбинированной конструкции, может эффективно работать без капитального ремонта 20 лет и более. В связи с тем, что геомат является высоко дренирующим и достаточно стойким материалом, который способен держаться в водной среде 20 лет и более. Использование геомат обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле сооружения в течение длительного времени. Что создает хорошие условия для прорастания трав и кустарников на низовом откосе земляного сооружения. Со временем низовой откос полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет оно превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.

Таким образом, трубчатый дренаж предлагаемой конструкции, не создает помех и будет помогать развитию природы и включаться в экосистему территории.

Трубчатый дренаж комбинированной конструкции может быть эффективно использован на равнинных участках рек при строительстве и реконструкции земляных плотин и дамб обвалования территорий, где отсутствуют в достаточном количестве каменного и гравелистого материала. А также - в труднодоступных местах, где доставка строительной техники затруднена.

Источник информации

1. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. / Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. В.П. Недриги. - М.: Стройиздат, 1983, с. 172-173, с. 491.

2. Пат. 2412303 Российская Федерация, МПК Е02В 11/00. Трубчатый дренаж / Курбанов C.O., Курбанов К.С., заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В.М. Кокова. - №2008133950/03: заявл. 10.08.2010, Бюл. №24. - 5 с.: ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве дренажного устройства земляных плотин и дамб обвалования. В способе возведения трубчатого дренажа земляных сооружений, включающем приемную и отводящую части, состоящие из дренажных перфорированных труб и гибких тюфяков, приемную часть выполняют из водосборных перфорированных труб 1 с кольцами жесткости, надетыми на трубы 1 на расстоянии друг от друга, вокруг водосборных труб 1 и между кольцами жесткости слоями заворачивают геоматы 3, толщиной, равной высоте ребер колец жесткости, которые вместе с перфорированной трубой 1 образуют водоприемную часть дренажа, вокруг которой заворачивают защитную оболочку из габионной сетки 5. Отводящую часть выполняют из гибких цилиндрических тюфяков 7, которые изготавливают из перфорированных труб, обмотанных вокруг геоматами и геосеткой, которые укладывают плотными рядами 6 от водоприемной части дренажа по направлению фильтрационного потока в сторону нижнего бьефа сооружения на определенном расстоянии друг от друга. Трубчатый дренаж может быть эффективно использован на равнинных участках рек при строительстве и реконструкции земляных плотин и дамб обвалования территорий, где отсутствуют в достаточном количестве каменный и гравелистый материал, а также - в труднодоступных местах, где доставка строительной техники затруднена. 5 ил.

Трубчатый дренаж земляных сооружений, содержащий приемную и отводящую части, состоящие из дренажных перфорированных труб и гибких тюфяков, отличающийся тем, что выполнен комбинированной конструкции, где приемная часть изготовлена из водосборных перфорированных труб с кольцами жесткости, надетыми на трубы на расстоянии друг от друга, вокруг водосборных труб и между кольцами жесткости слоями завернуты геоматы, толщиной, равной высоте ребер колец жесткости, которые вместе с перфорированной трубой образуют водоприемную часть дренажа, вокруг которой устроена защитная оболочка из габионной сетки, а отводящая часть выполнена из гибких цилиндрических тюфяков, которые изготовлены из перфорированных труб, обмотанных вокруг геоматами и геосеткой, и которые уложены плотными рядами от водоприемной части дренажа по направлению фильтрационного потока в сторону нижнего бьефа сооружения.