Создано: - Изменено:
Дренаж
Дренаж – это довольно широкое понятие, находящее отражение в разных (и подчас абсолютно никак между собой не связанных) сферах деятельности человека и природы.
Дренаж – это удаление (отведение) регулярно образующейся жидкости с поверхности определенного участка чего-либо, или залегающей недалеко от поверхности (например, грунтовых вод), или потоков жидкости (например, после продолжительных осадков) естественным или искусственным способом.
Применение дренажа
Для того чтобы лучше понять принцип действия дренажа (дренажных систем) и его назначение, рассмотрим, как он применяется в различных отраслях промышленности:
- дренаж в медицине (дренирование) – метод выведения содержимого из полости глубокой раны или внутренних полых органов;
- дренаж в технической отрасли – выведение ненужных жидкостей (воды масел) из устройства. Чаще всего представляет собой отверстие в нижней части этого устройства;
- дренаж в авиации – индивидуальное и коллективное сообщение топливных баков самолета с атмосферой, целью которого является равномерное поступление топлива в необходимые отсеки, его вывод и предотвращение смятия во время полета.
- дренаж в растениеводстве (закрытого типа): водопроницаемый слой на дне цветочной плошки для отвода излишней влаги (керамзит, песок и т.п.).
- дренаж в строительстве: метод сбора и отвода грунтовых вод (близко залегающих от поверхности земли) от строительной конструкции с помощью системы скважин, каналов, дренажных труб, каналов подземных галерей и др.
В качестве строительной темы, нас будет интересовать устройство и механизм действия дренажной системы, используемой для защиты зданий и сооружений.
Конструкция дренажа в строительстве и ее предназначение
Давайте рассмотрим, как в подвал (или в какое бы то ни было другое подземное сооружение) попадает вода.
Водоносный горизонт (аквифер) – осадочная горная порода перемежающаяся одним или несколькими подземными слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости. Состоит горизонт из пористых и сыпучих (неконсолидированных) материалов (песка, гравия), через которые свободно проходит влага, собирающаяся в трещинах и полостях породы; но ограничивающаяся водоупорными пластами (не проводящими, или частично проводящими воду из одного горизонта в другой, как правило, это - прослойка жирной глины).
Грунтовая вода́ — гравитационная вода первого (считая от поверхности Земли) постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Над ней находятся рыхлые или пористые грунты которые не препятствуют ее свободному проникновению в более плотные, но пористые основания (такие как бетон фундамента сооружения). Существуют такие горизонты в основном из-за круговорота воды в природе (выпадения осадков и их испарения), также могут подпитываться фильтрующейся водой из речных близко расположенных водотоков.
Зеркало грунтовых вод — поверхность гравитационной воды в водоносном горизонте.
Водото́к — водный объект, который характеризуется постоянным или временным движением воды в горизонте в направлении общего уклона.
Уклон – отношение падения водотока на каком-либо его участке к длине этого участка. Выражается в промилле либо процентах или, как величина падения деленная на длину участка.
Примерно так можно примитивно описать состав большинства поверхностных слоев почвы (по крайней мере умеренного климатического пояса), где человек закладывает фундамент для будущего сооружения, которое на этой «картине природного равновесия» выглядит явно лишним и начинает «изрядно точиться» грунтовой водой. С целью сохранения «рукотворного» проекта без нарушения равновесия в почве, сооружается дренажная система, позволяющая на участке земли, который будет занимать будущая конструкция, взять потоки поверхностных водоносных горизонтов под контроль, не существенно изменяя при этом общий наклон этих водотоков. Т.е. дренаж является как бы искусственным каналом (речным потоком), который собирает воду с округи, но течет в строго заданном человеком направлении и месте.
Узнаем, что представляют собой элементы дренажа и их совокупность:
Дрена – подземный искусственный водоток (в виде трубы или полости) для сбора и отвода грунтовых вод из водотоков, и аэрации почвы. Исходя из
- назначения дрены могут быть осушителями, коллекторами (собирающими воду);
- типа конструкции и материалов из которых они сделаны: трубчатые (деревянные, пластмассовые и др.), полостные (кротовые, щелевые), с заполнителями (гравийные, фашинные).
Дренажные колодцы – инженерные сооружения, которые используются для контроля и ухода за дренажной системой, а также служат водоприемниками при осушении территории (коллекторами).
Скважина – результат выработки в грунте (имеющий круглое сечение), диаметр которого во много раз меньше глубины.
Дренажные насосы, предназначены для искусственного откачивания сточных вод из дренажной системы (на участках, где отвод вод не возможен естественным путем). Устанавливаются они в дренажные колодцы. Насосы имеют герметичные электроприводы, и поэтому работают безопасно и без сбоев, будучи погруженными в воду. Различаются диаметром выпускного патрубка и скоростью откачки (м3/ч).
Дренажная система —структура из «веток» связанных друг с другом дрен и дренажных колодцев (с насосами или без них), расположенных по периметру участка, выбранного под сооружение.
Классификация дренажа
В зависимости от места нахождения и способа крепления дренажных элементов строительные дренажные системы подразделяются на следующие подтипы:
- пластовый дренаж укладывается на водоносный грунт в основании сооружения, которое планируется осушать. При этом он гидравлически связан с трубчатой дреной, расположенной с наружной стороны фундамента на расстоянии не менее 0,7 метра от основания стены здания. Пластовая дренажная система защищает сооружение от подтопления грунтовыми водами и поступления капиллярной влаги вглубь пористых материалов. Пластовый дренаж широко применяется при строительстве подземных сооружений на слабопроницаемых грунтах, а также промышленных цехов и теплотрасс.
- пристенный дренаж система состоит из дрен (с фильтрующей посыпкой вокруг них), уложенных на водоупорный грунт с наружной стороны сооружения. Пристенный дренаж применяется, как правило, тогда, когда основание сооружения лежит на водоупорном грунте.
- кольцевый дренаж располагается по контуру защищаемого здания или участка. Понижает уровень грунтовых вод внутри защищаемого контура, что обеспечивает защиту от подтопления подземных сооружений и частей здания. Глубина понижения воды зависит от заглубления фильтрующих дрен относительно зеркала грунтовых вод, а также от размеров контура. Кольцевые дрены располагаются несколько удаленно от конструкции сооружения, благодаря чему могут быть установлены уже после его возведения. (Пластовый устанавливается только во время строительства конструкции).
По типам конструкции дренажа различают:
- горизонтальный дренаж – система трубчатых или галерейных дрен, канав и лотков. Трубчатые дрены — комбинация дренажных труб с одним или несколькими слоями фильтрующей обсыпки, которая способствует проводимости к ним влаги и защищает от засоров. Для ухода за трубчатыми дренами устраиваются смотровые колодцы. Галерейные дрены — это трубы большого поперечного сечения с отверстиями для приема воды и обсыпкой. Канавы поддерживают уровень грунтовых вод на относительно небольшой глубине (до 1,5 м). В стабильных почвах канавы делаются в виде траншей с откосами, а в нестабильных (неконсолидированных) — в виде конструкций из железобетонных блоков.
- вертикальный дренаж — система скважин, объединенных коллектором, с которого вода откачивается с помощью насосного оборудования. Также откачивание может проводиться с каждой скважины.
- Комбинированный дренаж — сложная система дренажа, сочетающая в себе дрены (горизонтальный тип) подводящие воду к самоизливающимся скважинам.
- дренаж масштабных гидротехнических сооружений (плотины, шлюзы, дамбы), устанавливается в нижней части сооружения в виде дрен, обратных фильтров и пр. (бетонные плотины), призм (земляные плотины) и предполагает наличие так называемого бьефа – искусственного водоема, прилегающего к плотине, куда по дренам выводится вода.