Меры по защите дренажных систем от заиления

Многолетний опыт эксплуатации закрытого дренажа и научное исследование показывают, что одни системы или дрены работают хорошо долгое время, другие выходят частично или полностью из строя в течение первых лет эксплуатации. Основная причина нарушения нормального осушительного действия дренажа - заиление полостей труб частицами грунта.

На основании лабораторных и полевых исследований по заилению X. А. Писарьков установил, что сильное заиление дрен наблюдается в пылеватых грунтах. Наибольшее заиление происходит в течение первого года работы дренажа, и этот процесс менее интенсивен на мелких дренажах.

По данным И. Ржига (1968), интенсивность заиления трубчатых дрен снижается после окончания их укладки. Это объясняется тем, что при выносе частиц в трубчатую дрену вокруг каждого зазора на стыках образуется защитное фильтрующее кольцо. Оно, например, в условиях супесчаных почв достигает за несколько часов толщины 0,5-1 см и предотвращает дальнейший вынос почвенных частиц в дрену.

В крайне неблагоприятных условиях продольный уклон не должен быть менее 0,008. Сравнение интенсивности заиления труб разных сечений показало, что при небольших уклонах чаще подвергаются заилению трубы больших диаметров. Если продольный профиль дренажной линии недостаточно выровнен, то живое сечение дрен при прочих равных условиях заиляется в 2-3 раза сильнее, чем при одном и том же выровненном уклоне.

Причины сильного заиления дренажной линии - дефекты формы труб, неправильная их укладка и др.

Очищают от отложений преимущественно гончарные дрены. Эта работа связана с большими затратами труда и средств. Однако на практике эксплуатации дренажных систем прибегают к очистке как проводящей, так и регулирующей сети. Наибольший экономический эффект достигается в результате удаления из дрен отдельных пробок или же очистки от отложений небольших дренажных линий, оказывающих влияние на водный режим больших дренируемых территорий.

В зависимости от степени закупорки дрен существует два способа их очистки: способ частичного вскрытия дрен шурфами и способ полного вскрытия и перекладки линии.

Закупоренная дрена вскрывается одним или несколькими шурфами, каждый из которых имеет длину, равную длине одного звена наращиваемой рукоятки скребка (1,5-2 м), и ширину около 0,5 м. Расстояние между шурфами равно удвоенной полной длине рукоятки скребка.

Отложения выскребают в шурф сначала из дрены, расположенной выше по уклону, затем из дрены, расположенной ниже шурфа. После очистки дрен в первом шурфе продолжают очистку во втором шурфе, расположенном ниже первого по течению воды в дрене, и так далее.

После окончания очистки дрен вынутые из линии гончарные трубы укладывают на свое место и шурфы засыпают почвой.

Трубчатые дрены, полость которых закупорена не более 50-60%, можно очищать от ила при помощи проволоки с ершом и поршнем. Для этих целей закупоренную дрену вскрывают шурфами через каждые 5-25 м. Из верхнего (по уклону дрены) шурфа в соседний, ниже расположенный шурф протягивают телеграфную проволоку, длина которой примерно в 3 раза превышает расстояние между шурфами. На середине этого отрезка проволоки закрепляют два специальных ерша, а между ними из пакли или тряпок - поршень длиной примерно 10 см, с поперечным сечением на 1-2 см меньше свободного от ила отверстия дрены. Этот поршень на проволоке протягивают от одного до трех раз из одного шурфа в другой. В результате ерши разрыхляют отложения, а поршень выносит их из дрен в шурфы. При необходимости толщину поршня наращивают. После очистки таким способом с одного участка переходят на ниже расположенный участок, а шурф засыпают почвой.

Если близко есть водоисточник, закупоренные дрены частично можно промыть водой. Воду для этого подают в дрену специальным шлангом или же нагнетают насосом. Однако для размыва и выноса отложений требуется много воды.

Если способ частичного вскрытия и очистки или промывки дрен не дает эффекта или применять его по каким-то причинам не удается, прибегают к более дорогому способу полной их перекладки. Такая необходимость возникает при закупорке полости свыше 60%.

Необходимо отметить, что стоимость очистки дрен растет вместе со степенью закупорки их водопроводящей полости и стыковых отверстий.

Для вскрытия дрен механизированным способом рекомендуется применять многоковшовый экскаватор. Шурфы отрывают один от другого на расстоянии 7- 12 м. Как правило, роют траншею на 5-10 см меньше, чем глубина дрены. Оставленный над дреной слой (5- 10 см) вскрывают вручную специальными узкими прочными лопатами.

Трубы укладывают крюками. Засыпают дрены сначала гумусированным, затем остальным грунтом при помощи бульдозера.

В течение 7-часового рабочего дня экскаватор ЭТС-161 может отрыть шурфы через 7-12 м на длине 410-450 м.

Рис. 19. Дернопромывочная машина RSO-11: 1 - барабан для шлангов; 2 - эцеполеновые шланги; 3 - водяной насос; 4 - карданный привод водяного насоса; 5 - промывочная головка; 6 - эцеполеновый шланг

Последнее время на очистку дрен от заиления поступают новые более совершенные машины. Одной из таких является дренопромывочная машина RSO-11 (производства ГДР).

Машина состоит из водозаборного шланга, поршневого насоса, эцеполеновых шлангов высокого давления и реактивной промывочной головки. Шланги двух видов диаметром 25X4,2 и 32X5,3 мм, длиной соответственно 120 и 150 м намотаны на общий барабан. При помощи задвижек можно направлять подачу воды в нужный шланг. Машина прицепная и приводится в действие карданным валом от шасси RS-09. По электромагнитным волнам вокруг шланга и промывочной головки при помощи специального прибора определяют места залегания, повреждения или закупорки дрен. Прибор состоит из генератора переменного тока напряжением 12 В и частотой 1000 Гц, индукционной катушки, низкочастотного транзисторного усилителя, измерительного штока, наушников и системы проводов (рис. 19).

Такие машины уже применяют в Латвийской ССР. Машину обслуживают три человека.

В качестве основного приспособления для чистки заиленного дренажа применяют навитую в виде пружины стальную проволоку длиной 12-15 м. Для промывки дренажа используют воду из открытых водоемов, а при их отсутствии подвозят в цистернах РЖ-1,7-А.

Чтобы вычистить заиленный дренаж при помощи проволоки, дренаж необходимо вскрывать через 10 м. Для этого выкапывают траншеи шириной 0,5 м и длиной 1,5 м. При средней глубине дрен 1,2 м это составляет 0,09 м3 на 1 м дренажа.

При промывке машиной дрены можно вскрывать через 120-150 м. Но учитывая, что коллектор необходимо открывать во всех местах присоединения осушительных дрен, а в отдельных случаях приходится исправлять и гончарные трубы, в среднем следует считать, что вскрытие дрен требуется через 70-80 м. Это составляет 0,011 м3 на 1 м.

Применение дренопромывочной машины повышает производительность в 5-6 раз.

При устройстве дренажа в мелкозернистых песках или пылеватых грунтах гончарные дрены могут заиляться через несколько дней.

Чаще всего пылеватыми частицами заиляются осушительные дрены и в первую очередь их верхние концы даже с уклоном 0,01-0,012. Раскопки осушительных дрен показали, что частичная самоочистка замечена только в нижних концах дрен. Это объясняется незначительными расходами и малой скоростью воды в верховьях дренажных линий.

Уменьшение зазоров в стыках гончарных труб не может гарантировать защиту дрен от заиления в любом грунте. В пылеватых грунтах дрены заиляются даже при ширине зазоров 0,5 мм. Самая надежная защита от заиления в неустойчивых грунтах - круговая обкладка их фильтрующими материалами, которая не допускает проникновения большого количества грунта. Основные способы обкладки дрен фильтрующими материалами даны в таблице 7.

По данным Ю. Ю. Навицкаса (1970), наилучшие результаты по защите дрен от заиления и водозахватной способности показал стеклохолст. Толщина его должна быть не менее 0,8-1 мм. Стеклохолст с меньшей толщиной необходимо укладывать в несколько слоев. Стеклоткань, обладающую худшими фильтрационными свойствами, чем стеклохолст, рекомендуется применять для обкладки коллекторных труб в плывунах, влажных песках, где применение стеклохолста затруднительно.

Таблица 7. Обкладка дрен фильтрующими защитными материалами

Нужно отметить, что дрены рекомендуется обкладывать рулонными фильтрующими материалами по всей длине. Если условия строительства не позволяют выполнить это условие, то допускается круговая обвертка только стыков труб с последующей утрамбовкой засыпки из растительного грунта.

Обкладка дрен мхом или размельченным слаборазложившимся торфом в песчаных и пылеватых грунтах, где требуется круговая обвертка стыков труб, полностью не гарантирует защиты дрен от заиления. Это объясняется тем, что при существующей технологии укладки гончарного дренажа за траншейными эксковаторами очень трудно осуществить круговую, надежную защиту стыков труб толстым (5-7 см) слоем мха или слаборазложившегося торфа без существенного уменьшения производительности механизмов. В настоящее время рекомендуется применять мох и другие органические фильтрующие материалы в комплексе с рулонными. При обкладке стыков труб мхом, фрезерованным торфом расход их на 100 м дрены составляет для дрен-осушителей - 0,5 м³, для коллекторов (в среднем) - 1,0 м³.

Уложенные трубы в траншеях, как правило, присыпаются вручную растительным грунтом слоем 15-20 см. Окончательно траншеи засыпают универсальным бульдозером.

В глинистых грунтах для увеличения водопроницаемости обратную засыпку рекомендуется делать двухслойной: первый слой (0,4-0,6 м) из растительного, а второй из смешанного грунта, выбранного при рытье траншей.

Рекомендуемые размеры полос рулонных фильтрующих материалов и их расход для труб различных диаметров даны в таблице 8.

Защита пластмассового дренажа от заиления проводится с помощью сплошной обсыпки дренажных труб подходящими фильтрующими материалами или круговой обвертки стеклохолстом.

Сплошную спиральную обвертку труб войлоком выполняют как во время закладки специальным приспособлением на дренажных машинах, так и на заводах-изготовителях. Чтобы защита из стекловойлока во время транспортировки не повреждалась, поверх нее надевают пластмассовые пленочные покрытия (чехлы). Возможна также ручная обвертка труб стекловолокном во время их укладки в траншею.

Указанные способы защиты пластмассового дренажа от заиления вполне надежны, но затраты средств и материалов на их осуществление довольно велики. Поэтому иногда для уменьшения заиляемости пластмассовых труб водоприемные щели делают очень узкими (0,3-0,5 мм). Но это полностью не предохраняет дрены от заиления. Для обеспечения достаточного осушительного эффекта приходится устраивать большое число щелей, что уменьшает прочность труб.

Таблица 8. Рекомендуемые размеры полос рулонных фильтрующих материалов и их расход для покрытия 100 м дрен

^* (Пластмассовые трубы.)

^** (Допускается круговая обвертка стыков труб только там, где условие строительства не позволяют обкладывать трубы по всей длине.)

Взамен большого числа узких щелей в дренажных трубах можно устраивать круглые отверстия диаметром 4-6 мм и более. Замена длинных и узких щелей круглыми отверстиями улучшает прочность дренажных труб, вследствие чего толщину их стенок можно уменьшить.