Сбор и отвод грунтовых вод

Наличие грунтовой воды, протекающей в водоносных слоях и просачивающейся в почву с поверхности, уменьшает сопротивление сдвигу, несущую способность грунта и вызывает другие вредные явления в земляном полотне. Вода оказывает и химическое воздействие на грунт. Она растворяет минеральные частицы, содержащиеся в некоторых грунтах, и образует подземные пустоты (карсты).

Если грунтовые воды угрожают нарушению прочности и устойчивости земляного полотна, то необходимо или перехватить, собрать и отвести их в сторону от земляного полотна, или понизить их уровень. Для этого служат дренажные устройства. К ним относятся открытые дренажные канавы, лотки, закрытые дренажи траншейного типа, штольни, дренажные колодцы.

Канавы и лотки с открытой водосборной частью одновременно отводят и грунтовые, и поверхностные воды. Грунтовые воды поступают в канаву, просачиваясь через ее боковые стенки и дно, или только откосы, если канава заглублена в водоупорной слой. Как дренажное устройство канавы применяют при неглубоком залегании грунтовых вод. Лотки (смотрите рис. 2) для фильтрации воды из грунта имеют отверстия в боковых стенках. В нижней же части лотка отверстий нет. Это сделано во избежание инфильтрации воды из лотка в грунт. Дну лотка придают уклон не менее 0,003–0,005, укрепляют его в соответствии с расчетной скоростью.

Подземные водоотводы для осушения грунтов, понижения уровня грунтовых вод и отвода их от земляного полотна называются дренажами. Устраивают их в водонасыщенных грунтах, подвергающихся неравномерному вспучиванию при замерзании. Наибольшее распространение получили подкюветные дренажи, предназначенные для понижения уровня грунтовых вод под основной площадкой земляного полотна. Ось подкюветного дренажа располагают на расстоянии 3700 мм от оси пути. В зависимости от того, врезается дно дренажа в водоупорный слой или не доходит до него, различают совершенные и несовершенные дренажи. Если водоупорный слой залегает на глубине до 4 м от бровки земляного полотна, то обычно устраивают совершенные дренажи (рис. 6, а), если глубже, – несовершенные (рис. 6, б). Ширина траншеи при ручной разработке 0,8–1,0 м при глубине до 2 м и 1–1,5 м при глубине более 2 м. Траншее придают продольный уклон не менее 3‰, а на дне укладывают дрену. При небольшом поступлении воды дрену устраивают в виде слоя щебня или гравия, чаще же она представляет собой гончарную трубу внутренним диаметром 12,5–17,5 см с отверстиями для поступления воды. Устройство таких дренажей очень сложно и требует больших затрат труда.

Рис. 6 – Подкюветный дренаж: 1 – одиночное мощение; 2 – утрамбованный глинистый грунт; 3 – два слоя дерна; 4 – крупнозернистый песок; 5 – щебень или гравий; 6 – щебень или галька; 7 – перфорированная труба; 8 – утрамбованный щебень; 9 – деревянные доски; 10 – кривая депрессии

Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) разработана специальная машина для сооружения продольных дренажей и применительно к ней создана простая конструкция дренажа шириной 52 см, которая находит все более широкое применение (рис. 7).

Рис. 7 – Дренаж конструкции ВНИИЖТ с керамзитовым трубофильтром: 1 – утрамбованный местный грунт; 2 – песчаная засыпка; 3 – трубофильтр; 4 – подсыпка из гравия или щебня; 5 – водоупор

В траншею, прорытую машиной, на дно или на слой гравийной или щебеночной подсыпки укладывают трубофильтры и засыпают их на всю глубину траншеи фильтрующим материалом. Трубофильтры (рис. 8) изготовляют из керамзитового гравия с цементным раствором длиной от 0,5 до 1 м, внутренним диаметром от 50 до 500 мм. Соединяют их между собой с помощью гибких пластических муфт. Трубопровод укладывают в траншею механизированным способом. Сооружение и эксплуатация такого дренажа обходится значительно дешевле.

Рис. 8 – Трубофильтр

Для понижения уровня грунтовых вод, залегающих на глубине 6–10 м, устраивают дренажные галереи (рис. 9) из железобетонных элементов, размеры которых позволяют работать в галерее человеку. Вода в галерею поступает через отверстия в стенах. Для наблюдения за работой и прочистки труб через каждые 70–100 м в трубчатом дренаже и 100–150 м в галерее, а также в местах изменения профиля и плана дренажей устраивают смотровые колодцы (рис. 10).

Рис. 9 – Конструкция дренажной галереи: 1 – одерновка; 2 – глинобетон; 3 – водоупор; 4 – лоток из тощего бетона; 5 – кривая депрессии

Рис. 10 – Конструкция сборного железобетонного смотрового колодца: 1 – железобетонные кольца; 2 – бетон; 3 – подготовка из щебня; 4 – лаз в колодец

Штольни представляют собой слабо наклонный ход в толще водоносного грунта с основанием, заглубленным в водонепроницаемый слой. Конструкция и размеры поперечного сечения те же, что и у галерей. Вода фильтруется в штольню через боковые стенки. Через 150–250 м по длине штольни закладывают шахты, необходимые для производства работ, осмотра и вентиляции штольни.

На станциях сбор и отвод грунтовых вод осуществляется в зависимости от местных условий. При одностороннем поступлении грунтовых вод и неглубоком залегании водоупорного слоя возможен полный каптаж (перехват) грунтовых вод. При высоком стоянии грунтовых вод понижают их уровень устройством дренажей траншейного типа. Отвод технических и хозяйственных вод от гидроколонок, поворотных кругов, канав депо и других устройств осуществляется канализационными трубами.

Дата добавления: 2015-11-30