Дренажно-водоотводные сооружения и устройства
2.15. Для ликвидации наледей, образуемых различными видами подземных вод, широкое применение находят дренажно-водоотводные сооружения: дренаж горизонтальный, дренаж вертикальный (водопонижающие и водопоглощающие скважины) и комбинированные, представляющие систему горизонтальных и вертикальных дренажных устройств и лучевые дренажи; дренажно-каптажные сооружения.
2.16. Конструктивно к дренажным устройствам, используемым при строительстве горизонтального дренажа, относятся открытые дрены (канавы, траншеи, лотки) и закрытые трубчатые, беструбные, дренажные галереи, пристенные, пластовые и попутные дренажи, совмещенные с коммуникациями.
2.17. Открытые дрены глубиной до 1,5 м (канавы) и до 5,0 м (траншеи) применяются преимущественно в устойчивых грунтах и в районах снежных зим для отвода воды поверхностного стока при расходах не менее 5 л/с, понижения уровня и перехвата выходов подземных вод для их организованного и безналедного пропуска.
В случае устройства дрен (канав) в неустойчивых грунтах их дно и откосы защищаются фильтрующим материалом из одного или двух слоев, располагаемых по принципу устройства обратных фильтров. Для первого слоя пригодны песчаные, гравийные и щебенистые грунты. Второй слой пригрузки выполняется из более крупного материала (обломочный скальный или гравийно-галечниковый грунт). Продольный уклон дрен не менее 0,005. Гидравлический и теплотехнический расчет открытых дрен производится согласно рекомендуемому приложению 6.
2.18. Лотки применяются, как правило, в стесненных условиях, где затруднено устройство открытых канав или их текущее содержание, а также в случаях, когда при типовых конструкциях канав или кюветов безналедный пропуск потока не обеспечивается. Обычно лотки устраиваются в глубоких выемках, на участках мостовых переходов, водопропускных труб, для перепуска наледных вод с одной стороны пути на другую при отсутствии моста или трубы, для перехвата или понижения уровня грунтовых вод и отвода их за пределы осушаемого объекта.
При малых расходах дренируемых вод для их безналедного пропуска в лотках может потребоваться дополнительный обогрев (электрообогрев). Во всех случаях наряду с применением лотков следует рассматривать вариантные решения отвода воды с помощью канав или закрытых дрен.
Наибольшее распространение получили железобетонные рамные лотки и лотки прямоугольного сечения по инв. N 819, N 984 (Каталог сборных железобетонных конструкций и изделий для транспортного строительства. Раздел III. Железные дороги. 1987 г.). Лотки рассчитаны для закладки на глубину: рамные – от 0,75 до 1,5 м; прямоугольного сечения – от 0,35 до 0,7 м и от 0,75 до 1,5 м. Для изготовления элементов рамных лотков следует применять морозостойкий бетон марки 400, а прямоугольных – марки 300. При гидравлических расчетах коэффициент шероховатости дна лотков принимается: для рамных – 0,017, для прямоугольных – 0,013.
2.19. Для безналедного пропуска потока в водопропускных трубах, а также в открытых канавах следует шире применять бетонные лотки, асбоцементные лотки-полутрубы, стыки между секциями которых оставляют, как правило, открытыми.
2.20. Горизонтальные трубчатые дренажи используют для безналедного пропуска грунтовых вод и предупреждения образования наледных пучин.
Трубчатые дренажи сложны в эксплуатации, применение их при сливающейся мерзлоте возможно только в исключительных случаях, а также при дополнительном обогреве воды в дренажном коллекторе.
Закрытые трубчатые дренажи устраиваются в траншеях, они состоят из осушающей линии-дрены (или системы дрен) и отводной линии, заканчивающейся выпуском. Дреной служат перфорированные трубопроводы (дренажные трубы) или трубофильтры с обратным фильтром из нетканого материала или дренирующей обсыпки. Выше дренирующей обсыпки траншеи засыпаются местным грунтом. Для отводной линии используют трубопроводы, допускающие работу в напорном режиме в период внутреннего оледенения трубы на выпуске.
2.21. Выпуск воды из дренажа может быть открытого (канава) или закрытого (поглощающий колодец, траншея) типа. Выпуск воды из дренажа размещают на участке отрицательного перелома профиля местности в месте, удобном для сброса воды. Длина выпуска воды из горизонтальных трубчатых дренажей в условиях вечной мерзлоты определяется по результатам теплотехнического расчета (рекомендуемое приложение 7).
2.22. Глубина траншеи для устройства трубчатого дренажа определяется из условия недопущения перемерзания воды в дренажной трубе с учетом глубины сезонного промерзания грунта при наличии или отсутствии слоя теплоизоляции. Другими основными параметрами, обусловливающими глубину траншеи трубчатого дренажа, являются требуемая глубина дренирования и радиус влияния дренажа (см. рекомендуемое приложение 7). Ширина траншей по дну принимается в зависимости от ширины и вида фильтрующей обсыпки трубчатого дренажа с запасом в обе стороны до 0,7 м. Крутизна откосов траншей глубиной до 5 м принимается в соответствии со СНиП III-4-80*.
2.23. Диаметр дренажных труб устанавливается гидравлическим расчетом. При этом по условиям эксплуатации минимальный диаметр труб рекомендуется принимать 150 мм при глубине заложения дренажа до 4 м, 200-250 мм – при глубине от 4 до 5 м и 300 мм – при большей глубине (см. рекомендуемое приложение 7).
Наибольшая расчетная скорость движения воды в дренажных трубах принимается 1,5 м/с при устройстве дренажа в мелкозернистых и 4 м/с в крупнообломочных грунтах.
Минимальные скорости движения воды в дренажных трубах принимаются 0,15-0,2 м/с при устройстве дренажа в глинистых и 0,3-0,35 м/с – в песчаных грунтах. Степень наполнения труб водой принимается не более 0,6-0,8.
Минимальный уклон дренажного коллектора следует принимать 0,005, чтобы не допустить заиливания труб и дренажной обсыпки.
2.24. При устройстве трубчатых дренажей применяют асбоцементные, керамические, полиэтиленовые (пластмассовые), бетонные, чугунные (стальные) трубы, а также трубофильтры на основе пористого бетона.
2.25. В дренажных трубах (исключая трубофильтры) предусматривают отверстия для приема воды. В керамических, а также коротких бетонных трубах для этих целей используют стыки, которые заделывают не по всему периметру (рис. 2.1.). Стыки труб на отводной линии из дренажа тщательно заделывают по всему периметру.
В асбестоцементных и пластмассовых дренажных трубах выполняют сверленые круглые отверстия диаметром не менее 0,4-0,5 см или щели-пропилы шириной не менее 0,2-0,4 см. Размер отверстий рекомендуется принимать в 1,5-2 раза меньше толщины стенки трубы, расстояние между отверстиями – не менее 20-кратного их размера. Число отверстий, их размер и форма устанавливаются расчетами в зависимости от удельного дебита дренажа и водопропускной способности отверстия (см. рекомендуемое приложение 7).