Что такое дренаж?
Для начала поймем, что такое “дрена”. Дрена (от анг. drain - осушать) - элемент подземного искусственного водотока (труба, скважина, полость), служащая для сбора и отвода грунтовых вод и аэрации почвы. Дрены различают по назначению (для осушителей, коллекторов), конструкции (трубчатые, полостные) и материалам (деревянные, гончарные, пластмассовые и др.), с наполнителем (например, гравием).
Следовательно теперь можно сказать, что “дренаж ” - система подземных каналов (дрен), посредством которых осуществляется отвод от сооружений подземной (грунтовой) воды и понижение ее уровня; собственного способ осушения земель при помощи дрен. Наиболее распространены дренаж с трубчатыми дренами - дренажными трубами, соединенными в сплошные дренажные линии. Грунтовая вода поступает в стыки трубами или отверстия в их стенках. Из дрен вода попадает в коллекторы, а оттуда через магистральный канал удаляется за пределы осушаемой территории или сооружения.
Дренажные сооружения осуществляют для предотвращения проникновения воды в сооружения, упрочнения оснований и защиты их от размыва, снижения фильтрационного давления на сооружения.
Укладку дрен в грунт, осуществляют дренажные машины. По способу укладки дрен в грунт различают дренажные машины - траншейные, узкотраншейные и бестраншейные.
Траншейные дренажные машины имеют рабочий орган в виде ковша, которым роют траншею шириной 0,6 м и более.
Узкотраншейные дренажные машины с рабочими органами скребкового типа или многоковшовых цепных и роторных экскаваторов роют траншеи шириной 0,2-0,4 м. Дренажные трубы укладывают на дно открытой траншеи трубоукладчиком.
У бестраншейных дренажных машин рабочий орган - нож, которым в грунте вырезают узкую щель и одновременно на ее дно укладывают дренажные трубы.
Дренажные трубы - трубы, используемые в системах закрытого дренажа для сбора и отвода грунтовых вод. Изготавливаются из водопроницаемых пористых материалов (керамики, пластбетона, керамзитостекла и др.), а также из асбестоцемента, бетона, железобетона и т.д. Наиболее распространены керамические дренажные трубы обладающие однородным пористым строением черепка, высокой коррозионной стойкостью и долговечностью (срок службы 50-80 лет).
Устройство попутного дренажа
При проектировании, подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод необходимо предусматривать попутный дренаж, а для наружной поверхности строительных конструкций - обмазочную битумную изоляцию.
При невозможности применения попутного дренажа следует предусматривать оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов и с защитными ограждениями на высоту, превышающую максимальный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную изоляцию. Для искусственного осушения грунта в местах расположения тепловых сетей, понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникания к трубопроводам служат различные дренажные устройства. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей, например от уровня и направления движения грунтовых вод, от их дебита, от уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта.
При незначительном притоке воды и низком уровне грунтовых вод достаточно уложить под основание канала для дренажа слой крупнозернистого песка или мелкого гравия. В тех случаях, когда уровень грунтовых вод высокий, под основание канала укладывают слой гравия или песка с устройством попутного дренажа, располагаемого параллельно каналу - с одной или двух его сторон.
Для попутного дренажа в основном применяют асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, полиэтиленовые трубы, а также готовые трубофильтры. Сборные дренажи из крупнозернистых керамзитобетонных трубофильтров получили наибольшее распространение, благодаря большой пористости стенок вода свободно проникает внутрь труб.
При использовании трубофильтров исключается необходимость устройства гравийно-песчаной обсыпки и облегчается возможность механизации строительно-монтажных работ по прокладке дренажа. Диаметр дренажных труб выбирают из расчетного количества отводимых труб, но не мене 150 мм.
Трубы керамические канализационные покрывают внутри и снаружи глазурью. Для фильтрации грунтовой воды внутрь дрена в трубах сверлят отверстия диаметром 10 мм по окружности, за исключением нижнего сектора, с шагом 200-300 мм. Раструбные соединения снизу на 0,5 диаметра зачеканивают цементным раствором или асфальтовой мастикой, а сверху засыпают гравием фракции 20-30 мм.
Конструкция теплосети
а - канал с дренажем совершенного типа
б - бесканальная прокладка в траншею с откосами и дренажем совершенного типа
1 - трубофильтр
2 - рабочий дренаж из щебня
3 - щебень основания, втрамбованный в грунт
4 - песок основания с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут.
5 - песок отсыпки с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сут.
К 1 - для траншей с креплениями
К 2 - для траншей с откосами
В асбестоцементных трубах перед укладкой устраивают пропилы (прорезы) шириной 3-5 мм и длиной, равно половине диаметра условного прохода трубы, через 200-300 мм по окружности дрена, за исключением нижнего дрена. Соединение асбестоцементных труб выполняют на муфтах с заделкой по всему периметру стыка цементным раствором.
Вода в дренажных трубах движется самотеком, поэтому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до сбора их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003 и не всегда совпадает с соответствующим уклоном трубопроводов как по величине, так и по направлению. Для прочистки дренажных труб на углах поворота и на прямых участках не реже чем через 50 м устраивают контрольные смотровые колодцы диаметром не менее 1000 мм , отметки дна которых принимают на 0,3 м ниже отметок заложения примыкающих дренажных труб . В местах ответвлений также устраивают контрольные смотровые колодцы . Выпуск вод из системы попутного дренажа должен осуществляться в городскую канализацию, водосточную сеть или в открытые водоемы. Дренажные выпуски выполняют из сплошных труб.
Если выпуск дренажных вод в водосточную сеть или открытый водоем невозможен, то допускается выпускать их в фекальную канализацию, при этом должен быть предусмотрен обратный клапан или гидрозатвор. Сброс этих вод в поглощающие колодцы или на поверхность земли не допускается. При расположении дренажной сети ниже водосточной или канализационной отвод воды самотеком невозможен. В этом случае сооружают дренажные насосные станции.
Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Дренажные устройства только тогда эффективны и оправдывают затраты на сооружение, когда за их работой ведется систематическое наблюдение. Дренажные трубы требуют прочистки при засорениях и периодической (ежегодной) промывки от отложений илистых частиц, содержащихся в грунте. Опыт эксплуатации тепловых сетей показывает, что при наличии попутного дренажа они достаточно надежно защищаются от заполнения грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы тепловых сетей.
В настоящее время большинство строящихся теплопроводов прокладывают в непроходных железобетонных каналах. Наиболее совершенно конструкция из железобетонного канала типа МКЛ, разработанная Мосинжпроектом для труб диаметром 50 - 1400 мм. От предыдущих конструкций она отличается тем, что корытообразную часть устанавливают сверху, после того как на днище канала уже выполнены монтажно-сварочные и изоляционные работы. Эта конструкция вошла в каталог унифицированных индустриальных изделий в г. Москве.
Неподвижная опора, рассчитанная на горизонтальное усилие от двух труб 300 кН, выполнена из сборных железобетонных деталей: двух продольных ригелей, одного поперечного опорного ригеля и четырех фундаментов, соединенных попарно.
На опорах трубопроводы закрепляются хомутами, охватывающими трубы, и косынками в нижней части труб, которые упираются в металлическую раму из швеллеров. Эта рама прикрепляется к железобетонным ригелям приваркой к закладным деталям.
Прокладка трубопроводов на низких опорах нашла широкое применение при строительстве тепловых сетей на не спланированной территории районов новой застройки городов. Переход пересеченной или заболоченной местности, а также мелких рек целесообразнее осуществлять таким способом с использованием несущей способности труб.
Одним из основных условий повышения долговечности и надежности подземных тепловых сетей является защита их от затопления грунтовыми и поверхностными водами. Затопление сетей приводит к разрушению изоляции, развитию наружной коррозии трубопроводов, а также к резкому увеличению тепловых потерь. Поэтому при строительстве подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если же практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод следует предусматривать искусственное понижение грунтовых вод - попутный дренаж, а для наружных поверхностей строительных конструкций - обмазочную битумную изоляцию.
Для тепловых сетей, как правило, применяются горизонтальные дренажи. При не высоком уровне грунтовых вод и небольшом дебите применяют упрощенную конструкцию в виде дренирующего основания под каналом из крупного песка или гравия. Дренажное устройство прокладывают вдоль трассы тепловых сетей по одну или по обе стороны от нее. Односторонние дренажи располагают со стороны притока грунтовых вод. Основное требование к дренажу заключается в том, чтобы уровень грунтовых вод при работе дренажа был ниже дна канала или нижней отметки изоляционной конструкции теплопровода при бесканальной прокладки. Для этого заглубление верха дренажных труб принимают не менее 300 мм от дна канала. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей: уровня и направления движения грунтовых вод, уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта и др.
Для попутного дренажа в основном применяется асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, а также готовые трубофильтры. Применяются также бетонные, железобетонные, пластмассовые и другие трубы.
Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Однако опыт эксплуатации показывает, что при наличии попутного дренажа тепловые сети достаточно надежно защищены от затопления грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы теплопроводов.
Наружные тепловые сети состоят : из трубопроводов; тепловой изоляции; антикоррозионной защиты трубопроводов; трубопроводной запорно-регулирующей и измерительной арматуры и линейного оборудования; компенсаторов; дренажных устройств; строительных конструкций, ограждающих трубопровод; сооружений на тепловых сетях.
Для трубопроводов наружных тепловых сетей, (теплопроводов) используют стальные бесшовные или электросварные трубы. Фасонные части, устанавливаемые на наружных теплопроводах (отводы, переходы и пр.)г должны быть также стальными сварными, гнутыми или штампованными.
Тепловую, изоляцию теплопроводов устраивают, чтобы избежать непроизводительных потерь тепловой энергии в окружающую среду по пути следования теплоносителя от места его приготовления до потребителей. Уменьшая непроизводительные потери тепла, тепловая изоляция одновременно защищает металлические поверхности труб, оборудования и изделий от разрушающего влияния влаги.
В качестве тепловой изоляции используют различные материалы, обладающие низким коэффициентом теплопроводности, долговечностью, достаточной механической прочностью, малой гигроскопичностью. Кроме того, тепловая изоляция должна иметь хорошую тепло- и влаго- устойчивость и гидрофобность; при малой теплоустойчивости тепловая изоляция может преждевременно разрушиться, а при высокой влажности повышается ее теплопроводность.
Для тепловой изоляции применяют минеральную вату, перлитобетонные и пенопластовые скорлупы, литые армопенобетонные и битумоперлитные покрытия труб и пр. Конструктивно тепловая изоляция может быть мастичной, формовочной (штучной, сегментной), засыпной (набивной), оберточной и литой.
Антикоррозионное покрытие наружной поверхности труб и оборудования делают для защиты их от коррозии, которая интенсивно действует на металл трубопроводов, проложенных в земле. Для антикоррозионных покрытий используют лаки, краски, эмали, мастики, рулонные материалы и пр.
Антикоррозионные покрытия, как правило, выполняют в заводских условиях ; на строительной площадке заделывают только стыки трубопроводов после их испытания на прочность и плотность и исправляют возможные повреждения антикоррозионного покрытия, появившиеся при транспортировании, разгрузке или монтаже трубопроводов. При этом следует знать, что поврежденную заводскую изоляцию восстановить на строительной площадке довольно сложно. Поэтому при разгрузке и монтаже труб, покрытых антикоррозионной изоляцией, следует осторожно обращаться с ними, так как изоляция не обладает высокой механической прочностью. Захватывать трубы крюками, обматывать их канатами можно только за неизолированные концы (по 300 мм на каждом конце). Опирать трубы следует также на их концы.
В качестве трубопроводной запорно-регулирующей арматуры используют стальные задвижки различных конструкций . Задвижки устанавливают для отключения отдельных участков теплопровода и для регулирования расхода теплоносителя.
Измерительная арматура - манометры и термометры служит для измерения давления и температуры теплоносителя .
Краны применяют для выпуска воздуха из трубопровода при его заполнении теплоносителем, а также для выпуска теплоносителя из труб.
Стальные трубы под действием температуры теплоносителя деформируются: с увеличением нагрева - удлиняются, при падении температуры - укорачиваются. Эта способность стальных труб к деформации в пределах допускаемых напряжений в металле труб называется естественной компенсацией или самокомпенсацией. Деформация теплопровода происходит за счет упругих свойств металла, изменения геометрической формы трубопровода и эластичности его углов и изгибов.
Для восприятия температурных удлинений и разгрузки трубопроводов от температурных напряжений на тепловых сетях устраивают компенсирующие устройства: сальниковые или П-образные компенсаторы.
Дренажные устройства предназначены для искусственного осушения грунта в месте укладки тепловых сетей , понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникновения в каналы тепловых сетей и далее к трубопроводам. При незначительном притоке воды и низком уровне грунтовых вод достаточно уложить под основание канала для дренажа слой крупнозернистого песка или гравия. В тех случаях, когда уровень грунтовых вод высокий, под основание канала укладывают слой песка или гравия, а также дренажные трубы (керамические, асбестоцементные или бетонные диаметром не менее 150 мм), располагаемые параллельно каналу с одной или двух его сторон либо под основанием канала. Дренажные трубы засыпают песком или гравием.
Вода в дренажных трубах движется самотеком, поэтому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до места сброса их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003. Через каждые 35- 40 м на дренажной линии устанавливают смотровые дренажные колодцы, которые выкладывают из кирпича или железобетонных колец.
Строительные ограждающие конструкции, каналы, коллекторы, туннели, футляры - защищают теплопроводы от внешних разрушительных воздействий: поверхностных и грунтовых вод, нагрузки от собственного веса трубопроводов и оборудования, давления грунта, силы пучения грунтов и других влияний в зависимости от местных условий. Кроме того, строительные конструкции предохраняют изоляцию, линейное оборудование от преждевременного разрушения. Строительные конструкции, выполняемые из бетона, железобетона и кирпича, должны быть герметичными, прочными, долговечными, устойчивыми, не слишком тяжелыми, удобными при монтаже и дешевыми. Форма ограждающих конструкций различна. Наиболее индустриальные сборные ограждающие конструкции из бетонных и железобетонных изделий, так как их применение дает возможность в большей степени использовать механизмы.
При проектировании подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня фунтовых вод. Если практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже макси-мального уровня стояния фунтовых вод необходимо предусмат-ривать попутный дренаж, а для наружной поверхности строитель-ных конструкций — обмазочную битумную изоляцию. При невоз-можности применения попутного дренажа следует предусматривать оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов и с защитными ограждениями на высоту, превышающую максималь-ный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную изоляцию. Для искусственного осушения фунта в местах распо-ложения тепловых сетей, понижения уровня фунтовых вод и за-щиты от их проникания к трубопроводам служат различные дре-нажные устройства. Выбор конструкции дренажа зависит от усло-вий прокладки теплосетей, например от уровня и направления движения фунтовых вод, от их дебита, от уклона трассы тепловых сетей, характера строения фунта.
При незначительном притоке воды и низком уровне фунтовых вод достаточно уложить под основание канала для дренажа слой крупнозернистого песка или мелкого фавия. В тех случаях, когда уровень фунтовых вод высокий, под основание канала укладыва-ют слой фавия или песка с устройством попутного дренажа, рас-полагаемого параллельно каналу — с одной или двух его сторон.
Для попутного дренажа с основном применяют асбестоцемент-ные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, полиэтиленовые трубы, а также готовые трубофильтры. Сборные дренажи из крупнозернистых керамзитобетонных тру- бофильтров получили наибольшее распространение. Благодаря большой пористости стенок вода свободно проникает внутрь труб. При использовании трубофильтров исключается необходимость устройства гравий но-песчаной обсыпки и облегчается возмож-ность механизации строительно-монтажных работ по прокладке дренажа. Диаметр дренажных труб выбирают из расчетного коли-чества отводимых труб, но не менее 150 мм.
Трубы керамические канализационные (гончарные) покрывают внутри и снаружи глазурью. Для фильтрации грунтовой воды внутрь дрена в трубах сверлят отверстия диаметром 10 мм по окружности, за исключением нижнего сектора, с шагом 200— 300 мм. Раструбные соединения снизу на 0,5 диаметра зачеканивают цементным раствором или асфальтовой мастикой, а сверху засыпают гравием фракции 20-30 мм.
Конструкция теплосети
а— канал с дренажем совершенного типа; б — бесканальная прокладка в траншею с откосами и дренажем совершенного типа;
1 — трубофильтр; 2 — рабочий дренаж из щебня; 3 — щебень основания, втрамбованный в грунт;
4 — песок основания с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут.; 5 — песок отсыпки с коэффици¬ентом фильтрации не менее 5 м/сут.;
К 1 - для траншей с креплениями; К 2 — для траншей с откосами
В асбестоцементных трубах перед укладкой устраивают пропи-лы (прорезы) шириной 3—5 мм и длиной, равной половине диаметра условного прохода трубы, через 200—300 мм по окружности дрена, за исключением нижнего дрена. Соединение асбестоцемен-тных труб выполняют на муфтах с заделкой по всему периметру стыка цеметным раствором.
При проектировании, подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод необходимо предусматривать попутный дренаж, а для наружной поверхности строительных конструкций - обмазочную битумную изоляцию.
При невозможности применения попутного дренажа следует предусматривать оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов и с защитными ограждениями на высоту, превышающую максимальный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную изоляцию. Для искусственного осушения грунта в местах расположения тепловых сетей, понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникания к трубопроводам служат различные дренажные устройства. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей, например от уровня и направления движения грунтовых вод, от их дебита, от уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта.
При незначительном притоке воды и низком уровне грунтовых вод достаточно уложить под основание канала для дренажа слой крупнозернистого песка или мелкого гравия. В тех случаях, когда уровень грунтовых вод высокий, под основание канала укладывают слой гравия или песка с устройством попутного дренажа, располагаемого параллельно каналу - с одной или двух его сторон.
Для попутного дренажа в основном применяют асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, полиэтиленовые трубы, а также готовые трубофильтры. Сборные дренажи из крупнозернистых керамзитобетонных трубофильтров получили наибольшее распространение, благодаря большой пористости стенок вода свободно проникает внутрь труб.
При использовании трубофильтров исключается необходимость устройства гравийно-песчаной обсыпки и облегчается возможность механизации строительно-монтажных работ по прокладке дренажа. Диаметр дренажных труб выбирают из расчетного количества отводимых труб, но не мене 150 мм.
Трубы керамические канализационные покрывают внутри и снаружи глазурью. Для фильтрации грунтовой воды внутрь дрена в трубах сверлят отверстия диаметром 10 мм по окружности, за исключением нижнего сектора, с шагом 200 -300 мм. Раструбные соединения снизу на 0,5 диаметра зачеканивают цементным раствором или асфальтовой мастикой, а сверху засыпают гравием фракции 20-30 мм.
Конструкция теплосети
а - канал с дренажем совершенного типа
б - бесканальная прокладка в траншею с откосами и дренажем совершенного типа
1 - трубофильтр
2 - рабочий дренаж из щебня
3 - щебень основания, втрамбованный в грунт
4 - песок основания с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут.
5 - песок отсыпки с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сут.
К 1 - для траншей с креплениями
К 2 - для траншей с откосами
В асбестоцементных трубах перед укладкой устраивают пропилы (прорезы) шириной 3 -5 мм и длиной, равно половине диаметра условного прохода трубы, через 200-300 мм по окружности дрена, за исключением нижнего дрена. Соединение асбестоцементных труб выполняют на муфтах с заделкой по всему периметру стыка цементным раствором.
Вода в дренажных трубах движется самотеком, поэтому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до сбора их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003 и не всегда совпадает с соответствующим уклоном трубопроводов как по величине, так и по направлению. Для прочистки дренажных труб на углах поворота и на прямых участках не реже чем через 50 м устраивают контрольные смотровые колодцы диаметром не менее 1000 мм , отметки дна которых принимают на 0,3 м ниже отметок заложения примыкающих дренажных труб . В местах ответвлений также устраивают контрольные смотровые колодцы . Выпуск вод из системы попутного дренажа должен осуществляться в городскую канализацию, водосточную сеть или в открытые водоемы. Дренажные выпуски выполняют из сплошных труб.
Если выпуск дренажных вод в водосточную сеть или открытый водоем невозможен, то допускается выпускать их в фекальную канализацию, при этом должен быть предусмотрен обратный клапан или гидрозатвор. Сброс этих вод в поглощающие колодцы или на поверхность земли не допускается. При расположении дренажной сети ниже водосточной или канализационной отвод воды самотеком невозможен. В этом случае сооружают дренажные насосные станции.
Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Дренажные устройства только тогда эффективны и оправдывают затраты на сооружение, когда за их работой ведется систематическое наблюдение. Дренажные трубы требуют прочистки при засорениях и периодической (ежегодной) промывки от отложений илистых частиц, содержащихся в грунте. Опыт эксплуатации тепловых сетей показывает, что при наличии попутного дренажа они достаточно надежно защищаются от заполнения грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы тепловых сетей.