RU2017893C1

RU2017893C1 - Method for construction of drainage system in water-logged soils

Info

Publication number: RU2017893C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Миронов
Original assignee: Южное научно-производственное объединение по гидротехнике и мелиорации "Югмелиорация"
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: irrigation and drainage. SUBSTANCE: soil over drain route is frozen and ditch 3 is excavated simultaneously with freezing. Freezing is carried out along walls of ditch at height of ground water crop-out. Excavation of ditch 3 is effected continuously with simultaneous laying of filtering material in form of multilayer filter. In so doing, first, strips of band of rigid macroporous filtering material 6 are placed on ditch bottom and covered with crushed stone layer 7. Then, layers of sand-gravel mixture 8 and sand 9 are laid and drainage pipes 10 are placed in them. Placed from atop is band-like microporous filtering material 11. Band strips of macroporous filtering material 6 and microporous filtering material 10 are symmetrically laid with bulge in the middle in mutually opposite sides relative to one another. Ditch 3 is backfilled with ground 12. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к мелиоративному строительству и может быть использовано при устройстве коллекторно-дренажной сети в водонасыщенных грунтах. The invention relates to reclamation construction and can be used for the construction of the collector-drainage network in water-saturated soils.

Известен способ создания горизонтального дренажа, включающий разработку выемки-траншеи шириной 1,1-1,2 м экскаватором, заполнение ее на полную глубину глинистым раствором для создания противодавления на стенки траншеи, опускание в них отрезков дренажных труб диаметром 0,9 м прямо в глинистый раствор, укладку труб на дно (заполнение полости трубы раствором с его вытеснением), выгрузку в выемку-траншею на трубу объемных фильтроматериалов, проходящих совместно с выгрузочной емкостью всю толщу глинистого раствора. Откачка раствора производится из одной части выемки-траншеи в другую, очистка слоя грунта со стенок траншеи, пропитанного глинистым раствором, скребками, обратная засыпка выемки минеральным грунтом [1]. There is a method of creating horizontal drainage, including the development of a recess-trench with a width of 1.1-1.2 m by an excavator, filling it to full depth with a clay solution to create back pressure on the walls of the trench, lowering into them sections of drainage pipes with a diameter of 0.9 m directly into the clay a solution, laying pipes to the bottom (filling a pipe cavity with a solution and displacing it), unloading volumetric filter materials into the recess-trench on the pipe, passing along the entire thickness of the clay solution with the discharge tank. The solution is pumped out from one part of the trench excavation to the other, the soil layer is cleaned from the walls of the trench impregnated with clay mud, scrapers, and the backfilling of the excavation with mineral soil [1].

Недостатком этого способа является то, что:
- противодавление в выемке-траншее создают на стенки глинистым раствором;
- в глинистый раствор опускают дренажные трубы и погружают их в него вместе с объемным фильтроматериалом, что в дренажах недопустимо.The disadvantage of this method is that:
- backpressure in the trench recess creates a clay solution on the walls;
- drainage pipes are lowered into the clay solution and immersed in it together with the volumetric filter material, which is unacceptable in the drains.

Глинистый раствор обволакивает полость трубы и частицы объемно-фильтрующего материала, и уже на стадии строительства это приводит к кольматажу дренажной конструкции. Качество устройства дренажа доведено таким образом до неработоспособного состояния, а объемы работ с трубами, глинистым раствором и смоченным им же объемным фильтроматериалом - максимальны. Clay solution envelops the cavity of the pipe and particles of the volumetric filtering material, and already at the construction stage this leads to colmatization of the drainage structure. The quality of the drainage device is thus brought to an inoperative state, and the volume of work with pipes, clay solution and a volumetric filter material moistened with it is maximum.

Наиболее близким техническим решением является способ строительства дренажа с применением замораживания грунтов [2], где первоначально производят работы по бурению скважин глубиной до 6,0 м, в количестве 160 шт., на длине 120 м с расстоянием между ними 0,75 м и по обе стороны от оси будущей дренажной траншеи. Затем в отбуренные скважины опускают рассольные охладители, соединенные с распределителями и холодильным агрегатом (компрессором 4АУ-15/480). На замораживание воды в 160 скважинах потребовалось бы 38 сут. Замороженный грунт между скважинами и колодцами разрабатывают отбойными молотками, участками по 10 м на полную глубину траншеи - до 6,0 м. На дно траншеи укладывают вручную асбестоцементные трубы диаметром 300 мм, имеющие радиальную по длине перфорацию, и обсыпают их галькой совместно с крупнозернистым песком. The closest technical solution is a method of constructing drainage using soil freezing [2], where initially work is carried out on drilling wells up to 6.0 m deep, in the amount of 160 pcs., Over a length of 120 m with a distance between them of 0.75 m and both sides of the axis of the future drainage trench. Then, brine coolers connected to the distributors and the refrigeration unit (compressor 4AU-15/480) are lowered into the drilled wells. It would take 38 days to freeze water in 160 wells. Frozen soil between wells and wells is developed with jackhammers, sections of 10 m to the full depth of the trench - up to 6.0 m. Asbestos-cement pipes with a diameter of 300 mm, having a radial perforation along the length, are laid manually on the bottom of the trench and sprinkled with pebbles together with coarse sand .

Недостатком этого способа строительства дренажа является то, что он требует выполнения большого объема подготовительных работ, является сложным и дорогостоящим в реализации и не обеспечивает качества устройства дренажа. Это исходит от того, что на участке локальным методом бурят скважины, заполняют их грунтовыми и внешними водами, доливая скважины водой, в каждую скважину опускают рассольные охладители, воду замораживают, и вместе с ней - окружающий каждую скважину грунт, радиально. The disadvantage of this method of constructing a drainage is that it requires a large amount of preparatory work, is complicated and expensive to implement, and does not ensure the quality of the drainage device. This comes from the fact that wells are drilled in the area using the local method, they are filled with ground and external waters, topping wells with water, brine coolers are lowered into each well, the water is frozen, and with it the soil surrounding each well is radially.

Постепенно охладители вынимают из каждой скважины, работая ступенчато, и повторяя этот процесс в каждой из них. Замороженный грунт в перемычках между скважинами вырубают отбойными молотками, вручную, куски грунта выбрасывают из выемки, создавая траншею. На дно выемки-траншеи опускают фильтрующую обсыпку, на нее укладывают дренажные трубы, стыкуют их друг с другом и обсыпают их вкруговую фильтрующим материалом (с боков и сверху) и производят обратную засыпку выемки комьями и глыбами мерзлого разработанного грунта. Скопавшаяся на дне траншеи пульпа заиливает фильтр при длительном выполнении процесса укладки труб, формировании вручную фильтрующей обсыпки у дренажной трубы и обсыпки фильтроматериалов глыбами и комьями оттаиваемого и мерзлого грунта. Обсыпку дренажной конструкции грунтом производят методом его сталкивания в выемку-траншею, что нарушает целостность и соосность дренажной линии. Оттаиваемый грунт затекает между частицами объемного фильтроматериала. Gradually, coolers are removed from each well, working in steps, and repeating this process in each of them. Frozen soil in the bridges between the wells is cut down with jackhammers, manually, pieces of soil are thrown out of the recess, creating a trench. The filtering dusting is lowered to the bottom of the ditch trench, drainage pipes are laid on it, joined with each other and sprinkled with round-shaped filtering material (from the sides and from above) and backfilling the excavation with lumps and blocks of frozen developed soil. The pulp accumulated at the bottom of the trench silts the filter during a long process of laying pipes, manually forming a filtering sprinkle near the drainage pipe and sprinkling filter materials with blocks and lumps of thawed and frozen soil. The soil is sprinkled with a drainage structure by pushing it into a trench recess, which violates the integrity and alignment of the drainage line. Thawed soil flows between the particles of the bulk filter material.

Цель изобретения - повышение качества устройства дренажа в водонасыщенных грунтах. The purpose of the invention is to improve the quality of the drainage device in water-saturated soils.

Поставленная цель достигается тем, что замораживание грунтов осуществляют одновременно с разработкой траншеи, причем замораживание стенок траншеи производят на высоту выклинивания грунтовых вод, одновременно в траншею укладывают многослойный фильтр, укладывая на дно полосы ленты из жесткого крупнопористого фильтроматериала с отсыпкой на полосы слоя щебня, последующей отсыпкой слоев песчано-гравийной смеси и песка, укладкой в них дренажных труб; а затем сверху укладывают ленточный мелкопористый фильтроматериал, причем полосы лент крупнопористого и мелкопористого фильтроматериалов укладывают сложенными симметрично и с выпуклостью посередине во взаимно- противоположные стороны по отношению друг к другу. This goal is achieved by the fact that soil freezing is carried out simultaneously with the development of the trench, and the walls of the trench are frozen to the height of the groundwater pinching out, at the same time a multilayer filter is laid in the trench, laying strips of tape from the coarse coarse-porous filter material on the bottom with filling on the strips of rubble layer, followed by dusting layers of sand and gravel and sand, laying drainage pipes in them; and then tape fine-porous filter material is laid on top, and strips of large-porous and fine-porous filter materials are laid folded symmetrically and with a bulge in the middle in mutually opposite directions with respect to each other.

Сущность предлагаемого способа устройства дренажа в водонасыщенных грунтах заключается в следующем - разрабатывая дренажную траншею, одновременно производят замораживание ее стенок и на дно укладывают многослойный фильтр с защитно-фильтрующими полосами лент снизу и сверху у дренажной конструкции, без разрыва технологического цикла по операциям - непрерывно. The essence of the proposed method for the drainage device in water-saturated soils is as follows - while developing a drainage trench, its walls are frozen at the same time and a multilayer filter with protective and filtering strips of tapes from the bottom and top of the drainage structure is laid on the bottom, without breaking the technological cycle for operations - continuously.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что в процессе разработки траншеи одновременно ведут замораживание грунтов у стенок траншеи на высоту выклинивания грунтовых вод, укладку на дно траншеи многослойного фильтра с покрытием объемного фильтроматериала полосами ленты, снизу - из жесткого крупнопористого, а сверху - мелкопористого защитно-фильтрующего материала, с выпуклостями во взаимно- противоположные стороны по отношению друг к другу, обеспечивая надежную и качественную работу дренажной конструкции. Поскольку ведут одновременно и непрерывно, в движении - разработку траншеи, заморозку ее грунтовых стенок, укладку многослойного фильтра с укладкой дренажной трубы и покрытием конструкции полосами лент снизу и сверху, то на основании этого можно сделать заключение о соответствии предлагаемого способа устройства дренажа в водонасыщенных грунтах критерию - "новизна". The proposed method differs from the prototype in that during the development of the trench simultaneously freezing the soil near the walls of the trench to the height of the groundwater wedging out, laying on the bottom of the trench a multilayer filter coated with bulk filter material with stripes of tape, from the bottom from hard coarse porous, and from above - finely porous protective filtering material, with bulges in opposite directions relative to each other, ensuring reliable and high-quality work of the drainage structure. Since they are simultaneously and continuously driving, the development of a trench, the freezing of its soil walls, the laying of a multilayer filter with the laying of a drainage pipe and coating the structure with stripes of tape below and above, based on this, we can conclude that the proposed method of drainage in water-saturated soils meets the criterion - "novelty."

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие его критерию "изобретательский уровень". Signs that distinguish the proposed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions in the study of this and related areas of technology and, therefore, provide the proposed technical solution according to its criterion of "inventive step".

На фиг. 1 показан способ устройства дренажа в водонасыщенных грунтах с замораживанием стенок и формированием на дне траншеи многослойного фильтра дреноукладчиком; на фиг. 2 изображено сечение траншеи после ее отрывки, заморозки стенок траншеи и укладки на дно многослойного фильтра с дренажной трубой, с присыпкой конструкции дрены слоем разработанного минерального грунта. In FIG. 1 shows a method for a drainage device in water-saturated soils with wall freezing and forming a multilayer filter at the bottom of a trench with a drainer; in FIG. 2 shows the cross section of the trench after it has been fragmented, the walls of the trench are frozen and laid on the bottom of a multilayer filter with a drain pipe, with the structure of the drain being dusted with a layer of developed mineral soil.

Предлагаемый способ устройства дренажа в водонасыщенных грунтах предусматривает выполнение следующих технологических операций:
- подготовку поверхности трассы для устройства дренажа - срезку полосы растительного слоя грунта;
- разработку траншеи до заданной глубины с одновременным замораживанием грунта по боковым стенкам траншеи, в движении, по всей длине дрены;
-формирование на дне траншеи многослойного фильтра с укладкой дренажных труб непрерывно;
- присыпку многослойного фильтра разработанным минеральным грунтом.The proposed method of drainage in water-saturated soils involves the following technological operations:
- preparation of the surface of the route for the drainage device - cutting of the strip of the vegetative soil layer;
- development of the trench to a predetermined depth with simultaneous freezing of the soil along the side walls of the trench, in motion, along the entire length of the drain;
- formation of a multilayer filter at the bottom of the trench with the laying of drainage pipes continuously;
- dusting of the multilayer filter with developed mineral soil.

Способ устройства дренажа в водонасыщенных грунтах осуществляют следующим образом. The method of device drainage in water-saturated soils is as follows.

По трассе дрены полосой производят срезку и укладку в отвал справа, либо слева, растительного грунта. К приямку у коллектора подгоняют и устанавливают дреноукладчик. В приямок опускают рабочий орган 1 с бункером-укладчиком 2 до дна дренажной траншеи 3, на заданную глубину. От приямка разрабатывают траншею, производя одновременно и непрерывно замораживание грунта слоем 4 по стенкам траншеи 3. Толщину слоя 4 определяют в зависимости от физико-механических свойств грунтов и гидрогеологических условий. На дне траншеи 3 формируют многослойный дренажный фильтр 5 (см. фиг. 1). Along the highway, drains in a strip cut and stack the vegetable soil on the right or left. To the pit at the collector they adjust and install a drainer. The working body 1 is lowered into the pit 1 with the stacker 2 to the bottom of the drainage trench 3, to a predetermined depth. A trench is developed from the pit, simultaneously and continuously freezing the soil with layer 4 along the walls of the trench 3. The thickness of layer 4 is determined depending on the physicomechanical properties of the soil and hydrogeological conditions. At the bottom of the trench 3 form a multilayer drainage filter 5 (see Fig. 1).

Процесс формирования многослойного фильтра 5 осуществляют одновременно и непрерывно совместно с разработкой траншеи 3 и замораживанием ее стенок. Формируя многослойный фильтр 5, первоначально подают и укладывают на дно траншеи три полосы ленты 6 из жесткого кpупнопористого материала с отсыпкой на них слоя щебня 7, последующей отсыпки слоев песчано-гравийной смеси 8 и песка 9, с укладыванием в них дренажных труб 10, после чего укладывают сверху ленточный мелкопористый фильтроматериал 11. Полосы лент крупнопористого и мелкопористого фильтроматериалов укладывают сложенными симметрично с выпуклостью посередине во взаимно противоположные стороны по отношению друг к другу. Многослойный фильтр присыпают в траншее сверху разработанным минеральным грунтом 12 (см. фиг. 2). The process of forming a multilayer filter 5 is carried out simultaneously and continuously in conjunction with the development of the trench 3 and the freezing of its walls. Forming a multilayer filter 5, three strips of tape 6 made of hard, large-porous material are initially fed and laid on the bottom of the trench with a layer of crushed stone 7 dumped on them, followed by sanding of layers of sand-gravel mix 8 and sand 9, with drainage pipes 10 being laid in them, after which finely porous belt filter material is laid on top 11. The strips of coarse and finely porous filter materials are laid folded symmetrically with a bulge in the middle in mutually opposite directions with respect to each other. A multilayer filter is sprinkled into the trench from above with developed mineral soil 12 (see Fig. 2).

Ниже приведен пример конкретного осуществления предлагаемого способа устройства дренажа. The following is an example of a specific implementation of the proposed method of a drainage device.

Способ устройства дренажа в водонасыщенных грунтах реализуют при использовании современных дреноукладчиков типа УДМ-350; ДУ-3502, ДУ-4001 "Арал", 6027 "Хайконс" либо ЭТЦ-406А. В предлагаемом способе на фиг. 1 изображен дреноукладчик УДМ-350 с оборудованием бункера-трубоукладчика 2 для формирования многослойного фильтра 5 дренажной конструкции. The method of drainage in water-saturated soils is implemented using modern drainage machines of the UDM-350 type; DU-3502, DU-4001 "Aral", 6027 "Haykons" or ETTs-406A. In the proposed method in FIG. 1 depicts a UDM-350 drainage stacker with equipment of a pipe-hopper 2 for forming a multilayer filter 5 of a drainage structure.

Перед началом работ дреноукладчик устанавливают у коллектора, в приямок опускают рабочий орган и производят врезку до заданной (по проекту) глубины. Разрабатывая траншею, включают охладительные камеры для замораживания слоя грунта по стенкам траншеи, учитывая высоту выклинивания грунтовых вод - положение уровня грунтовых вод (УГВ). Регулировку высоты заморозки осуществляют включением в работу числа секций морозильных камер. В бункер-укладчик 2 подают полосы ленты из жесткого крупнопористого материала (ФМ₁) - 6, укладывая выпуклостью вниз. В передний отсек бункера загружают щебень 7, отсыпая его на дне траншеи на полосы ленты ФМ₁. Во второй отсек бункера-укладчика загружают и подают песчано-гравийную смесь (ПГС) - 8, которая при своем движении в них, при "истечении", частично расслаивается и разделяется - тяжелые частицы гравия уходят вниз, а более легкие - песчаные ложатся в верхней части дренажной конструкции. Из направляющего раструба, в сердцевине песчаного фильтра подается и укладывается дренажная труба 10, покрываемая сверху песчаным фильтром 9. Сверху песчаный фильтр 9 покрывают ленточным мелкозернистым фильтроматериалом (ФМ₂) - 11, укладывая ленты выпуклостью вверх и пригружая в траншее 3 всю конструкцию разработанным минеральным грунтом 12 (см. фиг. 1, 2). При реализации предлагаемого способа устройства дренажа остаются и выполняются все названные выше технологические операции: разработка траншеи, замораживание ее боковых стенок, подача и укладка на дно траншеи дрены и присыпка ее разработанным минеральным грунтом. Однако способ подачи и укладки фильтроматериалов включает новые элементы формирования многослойного фильтра дренажной конструкции.Before starting work, the drainer is installed at the collector, the working body is lowered into the pit and the insert is inserted to the specified (according to the project) depth. When developing a trench, cooling chambers are included to freeze the soil layer along the walls of the trench, taking into account the height of the groundwater pinching out - the position of the groundwater table (groundwater level). Freeze height adjustment is carried out by including the number of freezer sections in the work. In the bunker-stacker 2 serves strip strips of hard coarse material (FM ₁ ) - 6, laying convex down. Crushed stone 7 is loaded into the front compartment of the hopper, pouring it at the bottom of the trench onto the strips of FM ₁ tape. Sand and gravel mixture (ASG) - 8 is loaded and fed into the second compartment of the bunker-stacker, which, when it moves, when it "expires", partially stratifies and separates - heavy gravel particles go down, and lighter - sand particles lie in the upper parts of the drainage structure. From the guide bell, in the core of the sand filter, a drainage pipe 10 is supplied and laid, covered on top with a sand filter 9. On top of the sand filter 9 is covered with a ribbon fine-grained filter material (FM ₂ ) - 11, laying the ribbons bulge up and loading into the trench 3 the entire structure with the developed mineral soil 12 (see Fig. 1, 2). When implementing the proposed method, the drainage devices remain and all the above-mentioned technological operations are performed: development of the trench, freezing of its side walls, feeding and laying the drainage trenches on the bottom and dusting it with the developed mineral soil. However, the method of feeding and stacking filter materials includes new elements for forming a multilayer filter of the drainage structure.

Формирование многослойного фильтра обеспечивает качественное устройство дренажа за счет:
- подачи и укладки на дно траншеи полосы ленты из жесткого крупнопористого материала путем ее перегиба, наличия одностороннего разреза у материала и придания ему выпуклости поверхности, направленной вниз, что создает твердость и жесткость основания у дренажной конструкции, обладающей фильтрационными свойствами;
- формирования многослойного фильтра из сыпучих объемных фильтроматериалов, непрерывно подаваемых в траншею с одновременной укладкой трубы через общий бункер-укладчик в последовательности: на дно укладывают ФМ₁, затем отсыпают щебень, создавая жесткую подушку, смесь ПГС, песок и полосы ленты ФМ₂;
- покрытия конструкции дрены сверху симметрично сложенной полосой ленты из мелкопористого фильтроматериала, уложенного выпуклостью вверх, что придает жесткость полосам ленты, сохраняя ее фильтрационные свойства.The formation of a multilayer filter provides a high-quality drainage device due to:
- feeding and laying on the bottom of the trench a strip of tape of rigid coarse-porous material by bending it, having a one-sided cut in the material and giving it a convex surface directed downward, which creates hardness and rigidity of the base of the drainage structure with filtration properties;
- the formation of a multilayer filter from bulk volumetric filter materials continuously fed into the trench with simultaneous laying of the pipe through a common storage bin in the sequence: FM _{1 is} laid on the bottom, then crushed stone is poured, creating a rigid cushion, a mixture of ASG, sand and strip strips FM ₂ ;
- coverings of the drainage structure from above with a symmetrically folded strip of tape of finely porous filter material laid convex upward, which gives rigidity to the strip of tape, while maintaining its filtration properties.

Таким образом, качество устройства дренажа обеспечивается за счет формирования на дне траншеи надежного многослойного фильтра, обеспечивающего долговечную работу дрены в водонасыщенных грунтах. Thus, the quality of the drainage device is ensured by the formation of a reliable multilayer filter at the bottom of the trench, which ensures the long-term operation of the drain in water-saturated soils.

Материалы описания предлагаемого изобретения могут быть использованы научно-исследовательскими, проектно-строительными и водохозяйственными организациями. Materials describing the invention may be used by research, design and construction and water management organizations.

Claims

1. METHOD OF DRAINAGE DEVICE IN WATER-SATURATED SOILS, including freezing the soil along the drainage route, developing a trench, feeding and laying drainage pipes and filter material and backfilling the trench with soil, characterized in that the soil is frozen simultaneously with the development of the trench, and the walls are frozen trenches to the height of the wedging out of groundwater, the development of trenches is carried out continuously with the simultaneous laying of the filter material in the form of a multilayer filter, while the first Initially they feed and lay on the bottom of the trench a strip of tape made of a coarse coarse-porous filter material with a layer of crushed stone dumped on them and the subsequent sanding of layers of a sand-gravel mixture and sand with laying drainage pipes in them, after which a ribbon of finely porous filter material is laid on top.

2. The method according to claim 1, characterized in that the laying in the trench of the strips of ribbons of coarse and finely porous filter materials are symmetrically folded with a bulge in the middle in mutually opposite directions with respect to one another.