Лекции для студентов

Инженерная подготовка городских территорий — Проектирование дренажных систем

Проектирование дренажных систем

Проектирование и расчёт дренажных систем включают в себя выполнение в определённой последовательности следующих работ:

I) установление норм осушения для объекта проектирования или конкретной территории;

2) изучение природных условий по материалам геологических и гидрогеологических инженерных изысканий и выявление источников питания подземных вод;

3) установление границ территории, подтапливаемой подземными водами;

4)выбор и технико-экономическое обоснование дренажной системы для осушения территории и понижения уровня подземных вод;

5)проектирование дренажной, системы (начертание в плане, продольные профили, сооружения и устройства);

6)гидрогеологический и гидравлический расчёты дренажной системы с установлением размеров (диаметров) труб и коллекторов, а также сооружений и устройств, являющихся непременными элементами проектируемой дренажной системы;

7)разработка конструкций системы (труб, фильтров, смотровых колодцев, насосных станций и т.д.).

Для проектирования дренажных систем необходимы:

1)материалы инженерно — геологической съёмки, характеризующие геологическое строение территории, геоморфологические и гидрогеологические условия;

2)карты гидроизогипс и гидроизобат;

3)материалы бурения или прохождения шурфов на глубину ниже водоносного слоя на 2 — 3 м.

Проект дренажной системы включает:

1)план территорий с показанием ситуации и расположения дрен, коллекторов и других сооружений системы;

2)продольные профили по дренам и коллекторам сети;

3)конструктивные чертежи элементов сети (дрен, коллекторов, колодцев и т.д.); строительные чертежи сооружений (насосные станции и т.д.);

4)расчётные схемы и расчётно-пояснительную записку к проекту.

При питании подземных вод атмосферными осадками с инфильтрацией вод на дренируемой территории наиболее целесообразным является комплексное осуществление мероприятий по вертикальной планировке территории, организации стока поверхностных вод и устройству дренажной системы.

При питании грунтовых вод подземным потоком основным мероприятием является устройство дренажной системы.

Трассирование дренажей

Трассы дренажей проектируют, учитывая общие требования размещения подземных сетей, обеспечивая условия эффективней работы водопонижающих сооружений. По этим соображениям их размещают вне проезжей части улиц и за пределами отмостки зданий, в местах, где обеспечивается максимальный перехват грунтовых вод дренажами.

Для наблюдения за работай дренажей на сети проектируют смотровые колодцы, размещая их на прямых участках трассы с определённым шагом, а также в местах изменения её направления и соединения отдельных веток дренажа.

Глубина заложения дренажей

Глубину заложение дренажей, расстояние между дренами и требуемое положение УГВ, а также дебит дренажа определяют гидрогеологическим (фильтрационным) расчётом. При этом учитывают, что наименьшее заглубление дренажных коллекторов ограничивают глубиной промерзания грунта, а наибольшее принимают в зависимости от необходимого уровня понижения грунтовых вод и способов производства работ.

Проектные уклоны горизонтальных дренажей

Проектные уклоны горизонтальных дренажей назначают, учитывая гидравлические условия их работы, мощность и падение водоносных пластов. Уклоны совершенного дренажа в значительней, мере определяют условия водоносного пласта, а несовершенного — диктуют гидрогеологические особенности и допустимые глубины заложения.

Минимальные продольные уклоны при трассировании дренажей ориентировочно принимают:

- для лотков — 0,003-0,005;

- то же, закрытых со сплошным заполнением — 0,01;

- трубчатых при диаметрах менее 0,2 м — 0,002-0,003;

- то же при диаметрах 0,2-0,3 м — 0,0015;

- при диаметрах более 0,3 м — 0,0005;

- галерейных дрен — 0,001.

Для предотвращения заиливания дрен скорость течения дренажных вод должна быть в открытых лотках не менее 0,2 м/с, а в трубчатых дренажах — 0,15-0,3 м/с. Максимальные неразмывающие скорости зависят от материала труб или типа крепления открытых дрен и обычно они не превышают 2 м/с, а оптимальные лежат в пределах 0,5-0,7м/с. При заложении дренажа на водоупоре, имеющем крутой уклон, для уменьшения скоростей течения устраивают перепадные колодцы и др. специальные сооружения.

Заглубление вертикальных трубчатых колодцев

Заглубление вертикальных трубчатых колодцев определяют фильтрационным расчётом, задаваясь величиной необходимого УГВ. Рабочую часть дрены в напорных и безнапорных, но однородных по составу пластах размещают с различным заглублением, а при неоднородном пласте — в наиболее проницаемых слоях.

Определение размеров дрен

Размеры дрен определяют гидравлическим расчётом в соответствии с расчётным дебитом. По условиям эксплуатации минимальные диаметры трубчатых дрен ограничивают 0,1-0,15 м. Диаметры колодцев вертикального дренажа зависят от размеров его фильтрующей части, которую рассчитывают с учётом водозахватывающей способности и габаритов оборудования, предназначенного для откачки воды.

Выбор конструкций дренажей

Конструкции дренажей выбирают в зависимости от градостроительных и гидрогеологических условий и характеристики уровенного режима водоприёмника, используемого для сброса дренажных вод.

Проектируя дренажные системы, разрабатывают альтернативные варианты. Окончательное решение обосновывают технико-экономическим сравнением вариантов.