RU2762404C1

RU2762404C1 - Method for creating shell-less reclamation water lines-moisture exchangers

Info

Publication number: RU2762404C1
Application number: RU2021101196A
Authority: RU
Inventors: Олег Викторович Каблуков
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-12-21

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: method for creating shell-less reclamation water conduits-moisture exchangers belongs to the field of agriculture and can be used for improving the urban environment, draining soil massifs and founding structures in urban and rural settlements. In the method for creating shell-less reclamation water conduits-moisture exchangers, including the formation of a cavity in the soil mass, laying along the entire length of the cavity of a moisture-absorbing filtering inert filler having sufficient density to withstand the loads from the external soil and not crumple under its weight, as a water-conducting filtering inert filler is used fibrous substrate, consisting of the following components, wt. %: portland cement 10.0-15.0; redispersible organic polymer 1.5-3.5; cellulose ether 0.1-0.8; linseed oil 0.5-0.8, kaolin fiber up to 100%. The body of the reclamation water conduit-moisture exchanger is formed from fibrous substrate by dry or wet gunning after mixing the dry fibrous mixture with water in a ratio of 1: 5-10. In the first case, with dry shotcrete, the fluffed fiber substrate is fed into the cavity of the water conduit simultaneously with water sprayed under pressure in the form of a rain torch with a stream of compressed air, and during wet shotcrete, the dry fiber mixture is pre-mixed with water and the thus prepared shotcrete mass is applied to the surface of the body formation water conduit.

EFFECT: method makes it possible to quickly and efficiently regulate the moisture regime in the root layer of the soil or, in another way, in the aeration zone.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, благоустройства городской среды, осушения грунтовых массивов и основания сооружений городских и сельских поселений, водного хозяйства и может быть использовано при строительстве новых и реконструкции существующих осушительно-оросительных систем для транспортирования требуемых объемов воды в почвенной толще в заданном направлении для насыщения или удаления избытка.The invention relates to the field of agriculture, urban improvement, drainage of soil massifs and foundations of structures in urban and rural settlements, water management and can be used in the construction of new and reconstruction of existing drainage and irrigation systems for transporting the required volumes of water in the soil in a given direction for saturation or removal of excess.

Известен способ строительства осушительной системы, который заключается в прокладке в грунте или почве траншеи с заданным уклоном, выравнивании дна, на которое производят укладку трубы с щелыгой, обернутой защитно-фильтрующим материалом, с обкладкой стыков труб фильтрующим материалом. Далее осуществляют присыпку дренажной трубы над ее шелыгой водопроницаемым рыхлосвязным супесчано-песчаным почвогрунтом, срезаемым с бровок траншеи. Затем осуществляют разравнивание почвогрунта, вынутого при отрывке траншеи, по понижениям строительной полосы трубопровода и рекультивацию магазинированного слоя почвы по строительной полосе бульдозером с поворотным отвалом. Последовательно на закрытых трубопроводах сооружаются смотровые колодцы и устьевые сооружения (Авторское свидетельство RU №219530).There is a known method of building a drainage system, which consists in laying a trench in the ground or soil with a given slope, leveling the bottom, on which a pipe is laid with a slot, wrapped in a protective filtering material, with a lining of pipe joints with filtering material. Next, the drainage pipe is covered with a permeable, loosely-connected sandy-sandy soil, cut off from the edge of the trench, over its shell. Then, the soil excavated during the trench cut is leveled along the depressions of the pipeline construction strip and the soil layer is reclaimed along the construction strip with a bulldozer with a rotary blade. Inspection wells and wellhead structures are consistently built on closed pipelines (Inventor's certificate RU No. 219530).

Недостатком способа является то, что можно производить строительство дренажа только вне сооружений и в открытых грунтах. Трубопровод производит отвод избыточных вод только при достаточных уклонах, а при малых скоростях удаляемого потока начинается активное заиление.The disadvantage of this method is that it is possible to carry out the construction of drainage only outside structures and in open ground. The pipeline removes excess water only with sufficient slopes, and at low velocities of the removed flow, active siltation begins.

Известен способ устройства системы внутрипочвенного орошения с керамическими пористыми трубами. Способ заключается в устройстве траншей на глубину 300 мм для подводящих трубопроводов из пластмассовых труб и подключенным к ним внутирипочвенных керамических пористых увлажнителей. Систему используют для регулирования водного и воздушного режимов почвы, а также для подачи в корнебитаемый слой микроэлементов, бактериальных препаратов, удобрений и других целей.The known method for the device of an intra-soil irrigation system with ceramic porous pipes. The method consists in arranging trenches to a depth of 300 mm for supply pipelines made of plastic pipes and in-ground ceramic porous humidifiers connected to them. The system is used to regulate the water and air regimes of the soil, as well as to supply microelements, bacterial preparations, fertilizers and other purposes to the root layer.

Источник информации: Григоров М.С. Внутрипочвенное орошение. - М. Колос, 1983. 128 с.Source of information: Grigorov M.S. Subsoil irrigation. - M. Kolos, 1983.128 p.

Недостатком известного способа является регулирование влажности только в сторону восполнения влагозапасов. При этом влагонасыщение происходит неравномерно по длине увлажнителя, верхние слои почвы над увлажнителем могут оставаться сухими. Возможно заиление трубопроводов.The disadvantage of this method is the regulation of humidity only in the direction of replenishing moisture reserves. At the same time, moisture saturation occurs unevenly along the length of the humidifier, the upper layers of the soil above the humidifier may remain dry. Silting of pipelines is possible.

Наиболее близким, к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков относится способ устройства трубы дренажной с фильтрующим наполнителем из полистирола. Диаметр внутренний 110 мм внешний 250 мм включает в себя дренажную трубу, которая окружена наполнителем, изготовленным из пенополистирола. Пенополистирол и труба обернуты фильтрующим элементом геотекстилем. Геотекстиль используют как фильтр, который предотвращает забивание водоприемных отверстий на трубе и защищает наполнитель дренажной системы от попадания в него песка и частиц грунта, тем самым во много раз увеличивает эффективность и срок службы дренажной системы. Основной отличительной особенностью данных труб является то, что при монтаже не требуется щебень, так как, роль щебня выполняет наполнитель (Патент на полезную модель RU №177754).The closest to the claimed invention in terms of a combination of essential features is a method for constructing a drainage pipe with a filtering filler made of polystyrene. Internal diameter 110 mm, external 250 mm includes a drain pipe, which is surrounded by a filler made of expanded polystyrene. The expanded polystyrene and the pipe are wrapped in a geotextile filter element. Geotextile is used as a filter that prevents clogging of the water intake holes on the pipe and protects the filler of the drainage system from the ingress of sand and soil particles into it, thereby greatly increasing the efficiency and service life of the drainage system. The main distinguishing feature of these pipes is that no crushed stone is required during installation, since the filler plays the role of crushed stone (Patent for utility model RU No. 177754).

Основным недостатком представленного способа является - сложный и трудоемкий процесс строительства водовода, в виду того, что предусматривает укладку в траншею готовых коротких труб отрезками по три метра и соединение между собой муфтами для дренажа, что не учитывает местных условий и усложняет процесс строительства.The main disadvantage of the presented method is the complex and laborious process of constructing a water conduit, in view of the fact that it involves laying ready-made short pipes in three-meter lengths in a trench and connecting to each other with drainage couplings, which does not take into account local conditions and complicates the construction process.

Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала средств для осушения грунтовых массивов и оснований сооружений городских и сельских поселений, водного хозяйства.From the analysis of known similar technical solutions, it was revealed that a technical problem in this area is the need to expand the arsenal of means for draining soil massifs and foundations of structures in urban and rural settlements, water management.

Ожидаемым техническим результатом предлагаемого технического решения является увеличение урожайности сельскохозяйственных культур, за счет создания безоболочных мелиоративных водоводов-влагообменников в корнеобитаемой толще почвы или по-другому в зоне аэрации, позволяющих оперативно и продуктивно регулировать режим влажности, что является ключевым фактором, определяющим урожайность сельхозкультур.The expected technical result of the proposed technical solution is an increase in the yield of agricultural crops, due to the creation of shell-free reclamation water conduits-moisture exchangers in the root layer of the soil or, in other words, in the aeration zone, which allow to quickly and efficiently regulate the moisture regime, which is a key factor that determines the yield of agricultural crops.

Для решения поставленной проблемы и достижения указанного технического результата в способе создания безоболочных мелиоративных водоводов-влагообменников, включающем формирование полости в почвенной толще, укладку по всей длине полости влагоемкого, фильтрующего инертного наполнителя, имеющего достаточную плотность, чтобы выдерживать нагрузки от внешнего грунта и не сминаться под его тяжестью, в качестве водопроводящего, фильтрующего инертного наполнителя используют фибросубстрат, состоящий из следующих компонентов, мас. %: портландцемент - 10,0-15,0; каолиновое волокно - 75,0-80,0; редиспергируемый органический полимер - 1,5-3,5; эфир целлюлозы - 0,1-0,8; льняное масло - 0,5-0,8, при этом тело мелиоративного водовода-влагообменника из фибросубтрата формируют путем сухого или мокрого торкретирования после затворения сухой фибросмеси водой в соотношении 1:5-10, в первом случае, при сухом торкретировании, распушенный фибросубстрат потоком сжатого воздуха подают в полость водовода одновременно с водой, распыляемой под давлением в виде дождевого факела, а при мокром торкретировании сухую фибросмесь предварительно смешивают с водой и подготовленную таким образом торкретируемую массу наносят на поверхность формирования тела водовода.To solve the problem and achieve the specified technical result in the method of creating shellless reclamation water conduits-moisture exchangers, including the formation of a cavity in the soil mass, laying along the entire length of the cavity of a moisture-absorbing, filtering inert filler having sufficient density to withstand loads from external soil and not crumple under by its weight, as a water-conducting, filtering inert filler, a fibrous substrate is used, consisting of the following components, wt. %: Portland cement - 10.0-15.0; kaolin fiber - 75.0-80.0; redispersible organic polymer - 1.5-3.5; cellulose ether - 0.1-0.8; linseed oil - 0.5-0.8, while the body of the reclamation water conduit-moisture exchanger is formed from fibrous substrate by dry or wet gunning after mixing the dry fibrous mixture with water in a ratio of 1: 5-10, in the first case, with dry gunning, the fluffed fibrous substrate with a stream compressed air is fed into the cavity of the water conduit simultaneously with water sprayed under pressure in the form of a rain torch, and during wet gunning the dry fiber mixture is pre-mixed with water and the thus prepared gunned mass is applied to the formation surface of the water conduit body.

При этом реализуется задача удаления избыточной влажности из зоны аэрации почвы и обеспечения активного влагообмена между насыщенным слоем почвы и безоболочным водоводом-влагообменником из фибросубстрата. Капельно-жидкая суспензия или поток за счет разности потенциалов влажности из влагонасыщенной почвы фильтруется через открытое поровое пространство поверхности фибросубстарата. На внешней оболочке водообменной поверхности формируется капельно-жидкая суспензия в виде потока, при этом растворенные взвешенные твердые частицы почвы отфильтровываются и задерживаются в верхних слоях фибросубстарата. Отдельные водные струи просачиваются вовнутрь тела водовода по проточным порам, где, непосредственно, образуется сосредоточенный поток. Далее поток через открытое поровое пространство фибросубстрата вдоль по уклону водовода отводится к водоприемнику.At the same time, the task of removing excess moisture from the soil aeration zone and ensuring active moisture exchange between the saturated layer of soil and a shellless water conduit-moisture exchanger made of fibrous substrate is realized. A droplet-liquid suspension or flow is filtered from the moisture-saturated soil through the difference in moisture potential through the open pore space of the fibrous substrate surface. On the outer shell of the water exchange surface, a droplet-liquid suspension is formed in the form of a stream, while the dissolved suspended solid soil particles are filtered out and retained in the upper layers of the fibrosubstarate. Separate water jets seep into the interior of the body of the water conduit through flow pores, where, directly, a concentrated flow is formed. Further, the flow through the open pore space of the fibrous substrate along the slope of the water conduit is diverted to the water intake.

Регенерацию порового пространства на поверхности обеспечивают обратным током воды или продувкой тела фибросубстарата сжатым воздухом. Для этого в голове водообменника устраивают колодец, в него по шлангам от компрессора организуется подача сжатого воздуха непосредственно в тело фибросубстрата.Regeneration of the pore space on the surface is provided by the reverse flow of water or by blowing the fiber substrate with compressed air. To do this, a well is arranged in the head of the water exchanger, and compressed air is supplied directly to the body of the fiber substrate through the hoses from the compressor.

Кроме того предложенный способ дает возможность обеспечение насыщения влагой почвенной толщи до требуемой консистенции, которая заключается в нагнетании в головную часть водовода-влагообменника под определенным давлением необходимых объемов воды в поровое тело фибросубстрата. Вода растекается по пустотному пространству фибросубстрата в направлении уклона и равномерно по периметру через поры на поверхности безоболочного водовода просачивается, впитывается, переливается в почвенную толщу. За счет перечисленных процессов насыщаются сухие слои почвы на заданном пространстве до требуемого уровня влажности и глубины промачивания. Насыщение верхних слоев почвы происходит под действием капиллярных сил, средние и нижние слои насыщаются под действием гравитационных и капиллярных сил.In addition, the proposed method makes it possible to ensure saturation of the soil with moisture to the required consistency, which consists in injecting the required volumes of water into the pore body of the fibrous substrate under a certain pressure into the head of the water conduit-moisture exchanger. Water spreads over the void space of the fiber substrate in the direction of the slope and evenly along the perimeter through the pores on the surface of the shellless water conduit seeps, absorbs, overflows into the soil mass. Due to the above processes, dry soil layers in a given space are saturated to the required moisture level and soaking depth. Saturation of the upper layers of the soil occurs under the action of capillary forces, the middle and lower layers are saturated under the action of gravitational and capillary forces.

Использование в качестве конструктивной основы влагопроницаемого и влагопроводящего тела - фибросубстрата, который обладает достаточной плотностью и прочностью, позволяющий сохранять структуру под воздействием внешней нагрузки наружного грунта. Структура фибросубстрата включает каолиновую вату (муллитокремнеземистое волокно) с добавлением портландцемента, в качестве вяжущего структурообразователя, специальные добавки, обеспечивающие сцепление частиц цемента с волокнами, а также добавки обеспечивающие гидрофильные или гидрофобные свойства, в зависимости от предназначения безоболочных водоводов-водообменников. Состав фильтрующего тела инертен, не вступает в химические реакции, не подвержен гниению и зарастанию.Use as a structural basis of a moisture-permeable and moisture-conducting body - a fibrous substrate, which has sufficient density and strength, allowing you to maintain the structure under the influence of external load of the external soil. The structure of the fibrous substrate includes kaolin wool (mullite-silica fiber) with the addition of Portland cement as a binder structurant, special additives that ensure the adhesion of cement particles to the fibers, as well as additives that provide hydrophilic or hydrophobic properties, depending on the purpose of the shell-free water lines-water exchangers. The composition of the filtering body is inert, does not enter into chemical reactions, is not subject to decay and overgrowth.

Фибросубстрат получают из сухой строительной фибросмеси на основе каолиновой ваты, образующейся путем экструдирования каолинового или, как вариант, базальтового сырья, предназначенного для изготовления каменной ваты, то есть производится плавкой в электрической печи чистых оксидов алюминия и кремния с последующим образованием волокна методом раздува. В результате образуются минеральные фиброволокна диаметром от 0,5 до 10,0 мкм. Перед смешиванием производится измельчение фиброволокон до длины 50-100 мм, таким образом получают каменную вату. Затем в бункере смесителя строительных смесей рубленная каменная вата перемешивается в определенной пропорции с сухим связующим из цементного сырья (портландцемента) с добавками из льняного масла, обеспечивающих высокую равномерность сцепление частиц цемента с минеральным волокном. Пылеватые частицы портландцемента после гидратации обеспечивают адгезию каменноватных волокон между собой в полости и к стенам траншеи или скважины, а также формируют внутреннюю структурную прочность и связность полученного фибросустрата.A fibrous substrate is obtained from a dry construction fibrous mixture based on kaolin wool, formed by extruding kaolin or, alternatively, basalt raw materials intended for the manufacture of stone wool, that is, it is produced by melting pure aluminum and silicon oxides in an electric furnace, followed by fiber formation by blowing. As a result, mineral fibers with a diameter of 0.5 to 10.0 microns are formed. Before mixing, the fibers are crushed to a length of 50-100 mm, thus obtaining stone wool. Then, in the bunker of a mixer for building mixtures, chopped stone wool is mixed in a certain proportion with a dry binder made of cement raw materials (Portland cement) with linseed oil additives, which ensure high uniformity of adhesion of cement particles with mineral fiber. Dusty particles of Portland cement after hydration provide adhesion of stone fibers to each other in the cavity and to the walls of the trench or borehole, and also form the internal structural strength and cohesion of the resulting fibrous solution.

Кроме того, в качестве специальных гидрофобных или гидрофильных добавок в состав входит редиспергированный органический полимер, который является по своему составу сухим порошком, полученным в результате сушки эмульсии из латекса. Органический полимер используется в сухой строительной фибросмеси для того, чтобы повысить затворенному водой фибросубстрату прочность и улучшить его гидрофобные свойства после гидратации цемента. Кроме того, органические полимеры придают строительной фибросмеси пластичность, термостойкость, влагостойкость, повышают ее прочность, обеспечивают определенные удобства при проведении работ, гарантируют получение качественного конечного результата. Водорастворимые эфиры целлюлозы или поливиниловый спирт, или полиэтиленоксид полисахариды добавляют в фибросмесь для повышения водоудерживающей способности и снижения водоотделения из полученного фибросубстрата.In addition, as special hydrophobic or hydrophilic additives, the composition includes a redispersed organic polymer, which is in its composition a dry powder obtained by drying an emulsion from latex. An organic polymer is used in dry building fiber mixtures in order to increase the strength of the fibrous substrate mixed with water and improve its hydrophobic properties after the cement has been hydrated. In addition, organic polymers give the building fiber mixture plasticity, heat resistance, moisture resistance, increase its strength, provide certain convenience during work, and guarantee a high-quality final result. Water-soluble cellulose ethers or polyvinyl alcohol, or polyethylene oxide polysaccharides are added to the fibrous mixture to increase water retention capacity and reduce water loss from the resulting fibrous substrate.

Состав сухой фибросмеси включает следующие компоненты, мас. %:The composition of the dry fiber mixture includes the following components, wt. %:

Портландцемент - 10,0-15,0; Каолиновое волокно - 75,0-80,0; Редиспергируемый органический полимер - 1,5-3,5; Эфир целлюлозы - 0,1-0,8; Льняное масло - 0,5-0,8.Portland cement - 10.0-15.0; Kaolin fiber - 75.0-80.0; Redispersible organic polymer - 1.5-3.5; Cellulose ether - 0.1-0.8; Linseed oil - 0.5-0.8.

Предложенный способ поясняется чертежами.The proposed method is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена схема расположения оборудования для создания безоболочных конструктивных водоводов-влагообменников из фибросубстрата. На фиг. 2 представлен разрез с поперечным сечением тела фибросубстрата водовода-влагообменника: а) - в открытой траншее; б) - в скважине горизонтального бурения.FIG. 1 shows the layout of the equipment for the creation of shell-free constructive water conduits-moisture exchangers made of fibrous substrate. FIG. 2 shows a section with a cross-section of the body of the fibrous substrate of the water conduit-moisture exchanger: a) - in an open trench; b) - in a horizontal drilling well.

На схеме изображены: 1 - концевой колодец; 2 - труба коллектора; 3 - сбросная задвижка; 4 - сливной патрубок; 5 - заглушка концевая; 6 - формируемое тело фибросубстрата; 7 - стенки скважины горизонтального бурения на всей протяженности водовода круглого сечения; 8 - сопло со спринклерами для подачи сухой фибросмеси и смачивания ее в воздухе; 9 - колесная тележка для перемещения и фиксации сопла; 10 - полиэтиленовый шланг для подачи сухой фибросмеси сжатым воздухом; 11 - шланг для подачи воды под давлением; 12 - намоточный механизированный барабан для намотки водяного шланга с заданной скоростью; 13 - водяная помпа, обеспечивающая заданный напор и расход воды для создания водяного облака; 14 - резервуар с технической водой; 15 - намоточный механизированный барабан для намотки полиэтиленового шланга для подачи сухой фибросмеси с заданной скоростью; 16 - агрегат типа EOLE В380, EOLE S220 для предварительного распушения и подачи сжатым воздухом фибросмеси в трубопровод; 17 - складированные мешки с готовой фибросмесью.The diagram shows: 1 - end well; 2 - collector pipe; 3 - relief valve; 4 - drain pipe; 5 - end cap; 6 - the formed body of the fibrous substrate; 7 - walls of a horizontal drilling borehole along the entire length of a circular water conduit; 8 - nozzle with sprinklers for supplying dry fiber mixture and wetting it in the air; 9 - wheeled cart for moving and fixing the nozzle; 10 - polyethylene hose for supplying dry fiber mixture with compressed air; 11 - hose for supplying water under pressure; 12 - winding mechanized drum for winding a water hose at a given speed; 13 - water pump, providing a given head and water flow rate to create a water cloud; 14 - tank with technical water; 15 - winding mechanized drum for winding a polyethylene hose for feeding dry fiber mixture at a given speed; 16 - unit of the EOLE B380, EOLE S220 type for preliminary fluffing and compressed air supply of the fibrous mixture to the pipeline; 17 - stored bags with ready-made fibrous mixture.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Предварительно необходимо проведение земляных работ на протекторатном участке с целью создания формы для заполнения сухой фибросмеси, затворенной водой. Разработку формы для заполнения фибросмеси можно производить открытым (траншейным) и бестраншейным методом. Подготовка трассы для мелиоративного водовода-влагообменника производится по нормам и правилам для подобных видов линейных гидротехнических сооружений. Если на участке присутствуют близкозалегающие грунтовые воды, то по трассе траншеи, или кротовины, или скважины горизонтального бурения необходимо обеспечить водоотвод на время производства строительных работ, например, с использованием системы иглофильтров. Системой иглофильтров производят, откачки и опускают уровень грунтовых вод по трасе ниже отметки дна траншеи или горизонтальной скважины до времени окончательной гидратации фибросмеси.Beforehand, it is necessary to carry out earthworks in the protectorate area in order to create a form for filling dry fiber mixture, mixed with water. The development of the form for filling the fiber mixture can be done by the open (trench) and trenchless method. The preparation of the route for the reclamation water conduit-moisture exchanger is carried out according to the rules and regulations for similar types of linear hydraulic structures. If the site contains close-lying groundwater, then along the route of a trench, or a molehill, or a horizontal drilling well, it is necessary to provide drainage during construction work, for example, using a wellpoint system. A system of wellpoints is used to pump out and lower the groundwater level along the route below the level of the bottom of the trench or horizontal well until the time of final hydration of the fibrous mixture.

Параметры длина и размера поперечного сечения водовода определяются водохозяйственным расчетом. Длина принимается в пределах 10-100 м по условиям равномерности водообмена, допустимой поливной нормы и времени добегания потока, или с учетом нормы осушения и допустимого времени водоотведения, а также по условиям производства работ при горизонтальном бурении. Поперечное сечение в траншее прямоугольное или трапециидальное, ширина траншеи от 150 мм до 500 мм. В случае бестраншейной кротовины и скважины горизонтального бурения эффективный диаметр в пределах - 100-350 мм. Разрабатывают траншеи и скважины на заданной глубине от 0,2 до 1,1 м с расчетным уклоном. В головной и концевой части водовода устраивают смотровые колодцы для подачи и сброса воды с подключением к водоподводящему тракту и водоотводящему тракту соответственно.The parameters of the length and size of the cross-section of the conduit are determined by the water management calculation. The length is taken within the range of 10-100 m according to the conditions of uniformity of water exchange, the permissible irrigation rate and the time of reaching the flow, or taking into account the drainage rate and the permissible drainage time, as well as according to the conditions of work during horizontal drilling. The cross-section in the trench is rectangular or trapezoidal, the width of the trench is from 150 mm to 500 mm. In the case of a trenchless mole and a horizontal drilling well, the effective diameter is in the range of 100-350 mm. Trenches and wells are developed at a predetermined depth from 0.2 to 1.1 m with a calculated slope. In the head and end part of the water conduit, viewing wells are arranged for supplying and discharging water with connection to the water supply tract and the drainage tract, respectively.

Тело фибросубтрата водовода-влагообменника устраиваются способом сухого или мокрого торкретирования после затворения сухой фибросмеси водой в соотношении 1:5-10 (не допуская жидкой консистенции). При отсутствии агрегатов для механизированного нанесения возможно производить работы вручную, засыпая требуемым слоем фибросмесь в траншею с последующим ее затворением водой в требуемой пропорции.The body of the water conduit-moisture exchanger fibrosubrate is arranged by dry or wet gunning after mixing the dry fibrous mixture with water in a ratio of 1: 5-10 (avoiding a liquid consistency). In the absence of aggregates for mechanized application, it is possible to carry out work manually, filling the trench with the required layer of fiber mixture, followed by mixing it with water in the required proportion.

При торкретировании нагнетательным агрегатом черед сопло распылителя или разбрызгивателя набрасывают в траншею или в полость скважины затворенную водой фибросмесь. Торкретирование начинают осуществлять от концевого участка водовода, где предварительно устанавливают заглушку с выводным патрубком для монтажа сбросной задвижки. Задвижка перекрывает доступ к водосборно-сбросному коллектору, обычно трубчатого. Перечисленные элементы водовода должны располагаться в смотровом колодце.When gunning with an injection unit, the nozzle of the sprayer or sprinkler is alternately thrown into the trench or into the cavity of the well, the fibrous mixture blocked with water. Shotcrete is started from the end section of the water conduit, where a plug with an outlet pipe is pre-installed for mounting a relief valve. The gate valve blocks access to the drainage collector, usually tubular. The listed elements of the water conduit should be located in the inspection well.

Мокрое торкретирование заключается в подаче затворенного раствора фибросмеси к месту торкретированного набрызга. При применении мокрого способа торкретируемую массу получают путем смешивания сухого материала с водой в смесительной камере агрегата до подачи насосом в торкретное устройство. Сухую фибросмесь предварительно смешивают с водой в миксере и затем нагнетают нагнетательным насосом через подающий шланг к торкретному устройству - распылительному соплу, которым выбрасывают торкретируемую массу на поверхность формирования тела водовода, используя сжатый воздух через инжекторное устройство. При мокром торкретировании сопло перемещают вручную или механически вдоль траншей обеспечивая заданную толщину сечения водовода. Обычно в торкретируемую массу добавляют реагент для улучшения схватывания у сопла до того, как торкретируемый материал будет нанесен на поверхность стенки траншеи или скважины.Wet gunning consists in feeding the mixed solution of the fibrous mixture to the place of the gunned spraying. When using the wet method, the shotcrete mass is obtained by mixing the dry material with water in the mixing chamber of the unit before being pumped into the shotcrete device. The dry fibrous mixture is pre-mixed with water in a mixer and then pumped by a pressure pump through a supply hose to a gunning device - a spray nozzle, which throws the gunned mass onto the formation surface of the water conduit body using compressed air through an injection device. In wet shotcrete, the nozzle is moved manually or mechanically along the trenches to provide a predetermined thickness of the conduit section. Typically, a nozzle adhesion agent is added to the mass to be shot before the material to be shot is applied to the surface of the wall of the trench or borehole.

При сухом торкретировании скважины или кротовины сопло тросом с помощью домкрата заводится в скважину. После начала набрызга шланг с заданной скоростью, равной скорости формирования слоя тела фибросубстрата в полости, подтягивается вращающим механизированным намоточным барабаном к отметке начала водовода. Синхроно происходит наматывание водяного шланга в этом же направлении. Сухое торкретирование фибросмеси на поверхность скважины или траншеи производят штукатурными агрегатами типа EOLE В380, EOLE S220, которые отличает компактность и высокая производительность - 1,5-2 м3/мин.With dry shotcrete of a well or a wormhole, the nozzle is brought into the well with a cable using a jack. After the start of spraying, the hose at a predetermined rate equal to the rate of formation of the layer of the fibrous substrate body in the cavity is pulled by a rotating mechanized winding drum to the mark of the beginning of the water conduit. The winding of the water hose takes place synchronously in the same direction. Dry spraying of fibrous mixture on the surface of a borehole or trench is carried out with plastering units such as EOLE B380, EOLE S220, which are distinguished by their compactness and high productivity - 1.5-2 m3 / min.

При сухом торкретировании затворение фибросмеси происходит не в штукатурном агрегате, а непосредственно в пространстве вблизи с обрабатываемой поверхностью. Подача сухой распушенной фибросмеси из приемного бункера к соплу производится потоком сжатого воздуха через длинные продуктопроводы, перемещение которых производится при помощи механического намоточного барабана на колесах. Для продуктопроводов используются полиэтиленовый гофрированный шланг диаметром 50-100 мм, к концу шланга подключена удерживающая колесная тележка сопла со спринклерами. Одновременно к расположенным на сопле дождевальным спринклерами под давлением подводится вода, которая в виде дождевого факела наносится на напыляемую поверхность. Водяной шланг от помпы также управляется с помощью намоточного барабана. Затворение фибросмеси происходит в воздушном пространстве и ударом наносится на поверхность, где формируется монолитно-пористое тело фибросубстрата, которое после окончательной гидратации используется как мелиоративный водовод-влагообменник (рис. 1).With dry gunning, the mixing of the fibrous mixture does not take place in the plastering unit, but directly in the space close to the surface to be treated. The supply of dry fluffed fiber mixture from the receiving hopper to the nozzle is carried out by a flow of compressed air through long product lines, the movement of which is carried out using a mechanical winding drum on wheels. For product pipelines, a polyethylene corrugated hose with a diameter of 50-100 mm is used; a holding wheel cart of a nozzle with sprinklers is connected to the end of the hose. At the same time, water is supplied under pressure to the sprinkler sprinklers located on the nozzle, which is applied to the sprayed surface in the form of a rain torch. The water hose from the pump is also controlled by a reel. The mixing of the fibrous mixture occurs in the air space and is applied by impact to the surface, where a monolithic-porous body of the fibrous substrate is formed, which, after final hydration, is used as a reclamation water conduit-moisture exchanger (Fig. 1).

После набрызга и формирования тела фибросубстрата необходимо дать время для затвердения, которое определяется скоростью гидратации портландцемента. Через 3-10 часов процесса затвердевания в зависимости от температуры и влажности среды, а также качества водостойкого цемента, получается твердый прочный пластичный фибросубстрат с устойчивой открытой пустотно-пористой структурой (до 75% от объема) с минимальным присутствием замкнутых поровых пространств, через которые свободно фильтруется влага как в виде пара, так и росы или сосредоточенного потока.After spraying and shaping the body of the fibrous substrate, it is necessary to allow time for hardening, which is determined by the rate of hydration of Portland cement. After 3-10 hours of the hardening process, depending on the temperature and humidity of the environment, as well as the quality of waterproof cement, a solid, durable plastic fibrous substrate with a stable open void-porous structure (up to 75% of the volume) with a minimum presence of closed pore spaces through which it is free moisture is filtered both in the form of steam and dew or concentrated flow.

Готовый мелиоративный водовод-влагообменник представляет собой линейную подземную конструкцию, образованную фибросубстатом (рис. 2). Полученный сплошной фильтрующий фибросубстрат прочно прикреплен к стенкам скважин или траншей, устойчив к восприятию нагрузок, образует несминаемый кристаллический каркас, из-за высокой скважности не подвержен заилению, инертен к воздействию химических элементов и биологических веществ. Полученный методом торкретирования фибросубстрат обладает большей равномерностью водопоглащающих и водопроводящих свойств, лучшими физическими несущими свойствами требуемой плотности монолитной структуры образованного безоболочного каркаса, чем полученные способом ручной укладки в траншею или по сравнению с прототипом.The finished reclamation water conduit-moisture exchanger is a linear underground structure formed by fibrosubstat (Fig. 2). The obtained continuous filtering fibrous substrate is firmly attached to the walls of wells or trenches, is resistant to the perception of loads, forms an indestructible crystalline framework, due to the high duty cycle, it is not susceptible to siltation, is inert to the effects of chemical elements and biological substances. The fibrous substrate obtained by the gunning method has a greater uniformity of water-absorbing and water-conducting properties, better physical bearing properties of the required density of the monolithic structure of the formed shellless frame than those obtained by manual laying in a trench or in comparison with the prototype.

За счет проточных некапиллярных пор в теле фибросубстрата обеспечивается водопроницаемость и воздухообмен с почвой. В свою очередь имеющиеся капиллярные поры обусловливают водоудерживающую способность фибросубстрата, тем самым обеспечивают дополнительную подвешенную влагу для почвы, которая используется как запас доступной для растений влаги.Due to the flowing non-capillary pores in the body of the fibrous substrate, water permeability and air exchange with the soil are ensured. In turn, the existing capillary pores determine the water-holding capacity of the fibrous substrate, thereby providing additional suspended moisture for the soil, which is used as a reserve of moisture available to plants.

Основное преимущество безоболочного водовода-влагообменника со сплошным фибросубстратом является низкая скорость продвижения потока вдоль уклона. Скорость потока может находится в пределах 0,05-0,15 м/с в зависимости от уклона и удельной плотности фильтрующего фибросубстрата. Пониженная скорость течения позволяет увеличить эффективное впитывание влаги и удерживать ее в подвешенном состоянии в почвенных слоях вокруг мелиоративного водовода-влагообменника, что является целью орошения.The main advantage of a non-sheathed water conduit-moisture exchanger with a solid fiber substrate is a low flow rate along the slope. The flow velocity can be in the range of 0.05-0.15 m / s, depending on the slope and specific gravity of the filtering fibrous substrate. The reduced flow rate allows to increase the effective absorption of moisture and keep it suspended in the soil layers around the reclamation water conduit-moisture exchanger, which is the purpose of irrigation.

В зависимости от назначения мелиоративного водовода-влагообменника варьируя плотностью фильтрующего фибросубстрата, то есть отношением весовой консистенции портландцемента и каолинового волокна, можно увеличивать водопроницаемость за счет уменьшения сопротивляемости потоку. Ограничением является допустимый предел по сминаемости сечения, то есть сопротивление давлению внешнего грунта. Для случая, когда необходимо увеличить скорость оттока избыточных вод применяются повышенные дозировки гидрофобных добавок, которые уменьшают количество непроточных капилляров.Depending on the purpose of the reclamation water conduit-moisture exchanger, by varying the density of the filtering fibrous substrate, that is, the ratio of the weight consistency of Portland cement and kaolin fiber, it is possible to increase the permeability by reducing the resistance to flow. The limitation is the permissible limit for the crushing of the section, that is, the resistance to the pressure of the external soil. For the case when it is necessary to increase the rate of outflow of excess water, increased dosages of hydrophobic additives are used, which reduce the number of stagnant capillaries.

Важным преимуществом безоболочного фибросубстрата по сравнению с трубопроводными системами является его проницаемость корневой системой растений и забор влаги непосредственноиз тела водовода. При этом структура водовода не разрушается, остается стабильной и сохраняет водопроводящие свойства.An important advantage of a sheathless fibrous substrate in comparison with pipeline systems is its permeability by the root system of plants and the intake of moisture directly from the body of the water conduit. At the same time, the structure of the water conduit is not destroyed, remains stable and retains its water-conducting properties.

Расход потока и объем впитывания влаги определяет сечение водовода и водно-физические свойства субстрата. Определяющими технические параметры водовода-влагообменника являются физико-механические и агрохимические свойства фибросубстрата: удельная плотность - 350-450 кг/м3; пористость или скважность - 75% от объема; влагоемкость - 85%; влагопроводность - 0,05-0,15 м/с; инертность к воздействию химических и биологических веществ; негорючесть; не токсичность для людей и растений. Субстрат не дает буферных реакций и изменения рН среды находится в пределах 5,0-6,5. Это оптимально для развития корневой системы растений, поэтому субстрат дает преимущество в скорости и качестве развития растений по сравнению с традиционным, изготовленным с применением связующего на основе фенолформальдегидных смол.The flow rate and the amount of moisture absorption determines the cross-section of the conduit and the water-physical properties of the substrate. The defining technical parameters of the water conduit-moisture exchanger are the physical-mechanical and agrochemical properties of the fibrous substrate: specific density - 350-450 kg / m3; porosity or duty cycle - 75% of the volume; moisture content - 85%; moisture conductivity - 0.05-0.15 m / s; inertness to the effects of chemical and biological substances; incombustibility; non-toxic to humans and plants. The substrate does not provide buffering reactions and changes in the pH of the medium are in the range of 5.0-6.5. This is optimal for the development of the root system of plants, therefore, the substrate gives an advantage in the speed and quality of plant development in comparison with the traditional one, made with the use of a binder based on phenol-formaldehyde resins.

Технико-экономические и экологические преимущества изобретения по сравнению с прототипом заключаются в том, что создание безоболочных мелиоративных водоводов-влагообменников в корнеобитаемой толще почвы или по-другому в зоне аэрации позволяет оперативно и продуктивно регулировать режим влажности - ключевой фактор, определяющий урожайность сельхозкультур. Оперативное регулирование положения уровней грунтовых вод создает благоприятные условия эксплуатации подземных частей сооружений.The technical, economic and environmental advantages of the invention in comparison with the prototype are that the creation of shell-free reclamation water conduits-moisture exchangers in the root layer of the soil or, in another way, in the aeration zone allows you to quickly and efficiently regulate the moisture regime - the key factor that determines the yield of crops. Operational regulation of the position of groundwater levels creates favorable conditions for the operation of underground parts of structures.

Claims

A method for creating shell-free reclamation water conduits-moisture exchangers, including the formation of a cavity in the soil layer, laying along the entire length of the cavity of a moisture-capacious filtering inert filler, characterized in that a fibrous substrate is used as a water-conducting filtering inert filler, consisting of the following components, wt. %: Portland cement 10.0-15.0; redispersible organic polymer 1.5-3.5; cellulose ether 0.1-0.8; linseed oil 0.5-0.8, kaolin fiber up to 100%, while the body of the reclamation water conduit-moisture exchanger is made of fibrous substrate by dry or wet gunning after mixing the dry fibrous mixture with water in a ratio of 1: 5-10.0, in the first case, in dry shotcrete, the fluffed fiber substrate is fed into the cavity of the water conduit simultaneously with water sprayed under pressure in the form of a rain torch with a stream of compressed air, and during wet shotcrete, the dry fiber mixture is pre-mixed with water and the thus prepared shotcrete mass is applied to the formation surface of the water conduit body.