Способ возведения трубчатого дренажа 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 (см. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. / Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. В.П. Недриги. - М: Стройиздат, 1983, с. 172-173, с. 491.) 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.

Наиболее близким техническим решением является «Способ возведения трубчатого дренажа» (см. Патент RU №2412303), включающий 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 использование 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.

Из анализа известных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость создания способов, используемых для возведения дренажных устройств земляных плотин и дамб обвалования.

Технический результат предлагаемого технического решения - повышение эффективности работы дренажа на равнинных участках рек, земляных плотинах и дамбах.

Для решения технической проблемы и достижения заявленного технического результата в способе возведения трубчатого дренажа земляных сооружений, включающем монтаж водоприемной части, состоящей из дренажных перфорированных труб на которых на расстоянии друг от друга устраивают кольца жесткости, с высотой ребра, равной толщине водоприемной части и монтаж отводящей частей из гибких тюфяков, при этом вокруг перфорированных водосбросных труб водоприемной части и между кольцами жесткости слоями заворачивают геоматы, толщиной равной высоте ребер колец жесткости, образуя вместе с перфорированной трубой водоприемную часть дренажа, которую оборачивают защитной оболочкой из габионной сетки, а отводящую часть трубчатого дренажа выполняют из гибких цилиндрических тюфяков, которые изготавливают из перфорированных труб, обматывают вокруг геоматами и геосеткой, и укладывают плотными рядами от водоприемной части дренажа по направлению фильтрационного потока в сторону нижнего бьефа сооружения на определенном расстоянии друг от друга.

Изобретение поясняется на чертежах.

На фиг. 1. изображено поперечное сечение земляного сооружения (плотины или 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 (НБ) в конце отводящих частей дренажа под выходными частями гибких тюфяков 7 устроены каменные подготовки 10 из гравия и гальки.

Пример выполнения способа.

Способ возведения трубчатого дренажа комбинированной конструкции осуществляется и работает следующим образом.

В период строительства (реконструкции) земляной плотины (или дамбы) в основание низового откоса, чуть выше дна НБ разрабатывают траншею по габаритным размерам дренажа. По дну траншеи раскладывают сетчатую оболочку 5 (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 принимают 0,3-0,5 м. 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 ряди 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. В результате, обеспечивается безопасный прием и отвод профильтровавшей воды через тело земляных сооружений при всех возможных эксплуатационных уровнях воды в ВБ.

Трубчатый дренаж, возводимый предлагаемым способом, 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 комбинированной конструкции, не создает помех и будет помогать развитию природы и включаться в экосистему территории.

По сравнению с прототипом возведенный предлагаемым способом 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.

Способ возведения трубчатого дренажа комбинированной конструкции относится к гидротехническому строительству. Способ включает монтаж водоприемной части, состоящей из дренажных перфорированных труб 1, на которых на расстоянии друг от друга устраивают кольца жесткости с высотой ребра, равной толщине водоприемной части, и монтаж отводящей части из гибких тюфяков 7. Вокруг перфорированных водосбросных труб 1 водоприемной части и между кольцами жесткости слоями заворачивают геоматы 3 толщиной, равной высоте ребер колец жесткости, образуя вместе с перфорированной трубой 1 водоприемную часть дренажа, которую оборачивают защитной оболочкой из габионной сетки 5. Отводящую часть трубчатого дренажа выполняют из гибких цилиндрических тюфяков 7, которые изготавливают из перфорированных труб, обматывают вокруг геоматами и геосеткой и укладывают плотными рядами 6 от водоприемной части дренажа по направлению фильтрационного потока в сторону нижнего бьефа сооружения на расстоянии друг от друга. Техническое решение обеспечит повышение эффективности работы дренажа на равнинных участках рек, земляных плотинах и дамбах. 5 ил.

Способ возведения трубчатого дренажа комбинированной конструкции, включающий монтаж водоприемной части, состоящей из дренажных перфорированных труб, на которых на расстоянии друг от друга устраивают кольца жесткости с высотой ребра, равной толщине водоприемной части, и монтаж отводящей части из гибких тюфяков, отличающийся тем, что вокруг перфорированных водосбросных труб водоприемной части и между кольцами жесткости слоями заворачивают геоматы толщиной, равной высоте ребер колец жесткости, образуя вместе с перфорированной трубой водоприемную часть дренажа, которую оборачивают защитной оболочкой из габионной сетки, а отводящую часть трубчатого дренажа выполняют из гибких цилиндрических тюфяков, которые изготавливают из перфорированных труб, обматывают вокруг геоматами и геосеткой и укладывают плотными рядами от водоприемной части дренажа по направлению фильтрационного потока в сторону нижнего бьефа сооружения на расстоянии друг от друга.