Способ укладки дренирующего коллектора в водонасыщенных грунтах и устройство для его осуществления

Изобретение относится к мелиоративному строительству и может быть использовано при устройстве коллекторно-дренажных систем в водонасыщенных грунтах. Способ укладки дренирующего коллектора в водонасыщенных грунтах включает подготовку трассы по полосе, разработку траншеи, подачу и укладку трубы дренажного трубопровода в траншею, обсыпку ее объемным фильтрующим материалом и обратную засыпку траншеи минеральным грунтом. Объемный фильтрующий материал при непрерывной подаче перед обсыпкой трубы дренирующего коллектора подвергают непосредственно в бункере-трубоукладчике в процессе истечения саморассеву по фракционному составу, укладывая его с увеличением диаметра частиц материала, начиная от донной части траншеи вверх до обратной засыпки, размещая трубу дренирующего коллектора в поперечнике траншеи центрально, отверстиями вверх по ее длине, относительно дна дренажной траншеи. Устройство для осуществления этого способа включает землеройный рабочий орган дреноукладчика, бункер-трубоукладчик с системой сит и направляющий трубопровод-склиз, на котором внутри бункера-трубоукладчика смонтирована система криволинейных сит с наклоном до 45° к горизонту и вогнутостью их в сторону задней стенки, причем с закреплением системы сит на передней стенке бункера-трубоукладчика и трубопроводе-склизе дреноукладочной машины. Изобретение обеспечивает повышение качества укладки и работоспособности закрытого дренирующего коллектора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к мелиоративному строительству в сельскохозяйственной отрасли и может быть использовано при устройстве коллекторно-дренажных систем в водонасыщенных грунтах.

Известен способ строительства дренажа в водонасыщенных грунтах [1], включающий разработку траншеи, подачу и укладку дренажных труб и фильтрующего материала и обратную засыпку траншеи минеральным грунтом, в котором одновременно с разработкой траншеи производят замораживание стенок на высоту выклинивания грунтовых вод (УГВ).

Недостаток данного способа - большие энергозатраты на производство дренажных работ в водонасыщенных грунтах, а также низкое качество их выполнения в донной части траншеи.

Известен способ строительства лидерных дрен в водонасыщенных грунтах [2], включающий подготовку трассы по полосе, отрывку дренажной траншеи, укладку в нее дренажного водовода и обратную засыпку траншеи разработанным минеральным грунтом, причем последний подвергают центрифугированию, а затем из него формируют дренажный водовод в донной части траншеи.

Недостатком данного способа строительства дренажа является способ, который требует больших дополнительных энергетических затрат, он не обеспечивает долговечности устройства дренажа (срок работы от 5 до 30 дней). Способ обуславливает низкое качество производства работ при устройстве дренажа, в частности, при высоком гидродинамическом давлении грунтовых вод по всей ширине и длине дренажной траншеи.

Наиболее близким техническим решением является способ устройства дренажа в водонасыщенных грунтах [3], включающий разработку дренажной траншеи, замораживание грунтов по ее боковым стенкам, подачу и укладку дренажных труб, покрытых защитно-фильтрующим материалом (ЗФМ), формирование водовода с обсыпкой объемно-фильтрующим материалом (ОФМ), причем последовательность производства работ следующая: на дно траншеи укладывают полосу ленты с отсыпкой вокруг трубы щебня с последующей обсыпкой ее песчано-гравийной смесью, а сверху смесь покрывают двухслойным ленточным материалом, располагая покрытия лент выпуклостью во взаимно противоположные стороны по отношению одна к другой.

Недостатками описанного способа устройства дренажа являются большие энергетические затраты на производство дренажных работ, сложность технологии укладки в донной части траншеи, что обуславливает низкое качество дренажных работ по основанию, большие расходы материалов рулонных защитно-фильтрующих (ЗФМ) и сыпучих объемно-фильтрующих материалов (ОФМ), высокая стоимость укладки дренажа на единицу длины траншеи.

Известно устройство в виде бункера-трубоукладчика дреноукладочной машины [4], содержащее передние и боковые стенки, заднюю стенку с регулирующей заслонкой, опорной лыжей и расположенный в передней части между боковых стенок основной трубоукладчик - направляющий трубопровод-склиз. Бункер снабжен, кроме основного, дополнительными трубоукладчиками с возможностью регулирования их взаимного положения, обеспечивая укладку на дно дренажной траншеи блок-системы трубопроводов (водоводов).

Недостатком этого устройства является низкое качество производства работ и слабая эффективность дренирования при сложном технологическом процессе, особенно в грунтах с низкими фильтрационными свойствами, при небольших значениях коэффициента фильтрации К_Ф (в суглинистых и глинистых грунтах, где значения K_Ф=0,05-0,20 м/сут).

Наиболее близким техническим решением является устройство для укладки закрытого горизонтального дренажа [5], включающее землеройный рабочий орган дреноукладчика и бункер-трубоукладчик с направляющим трубопроводом-склизом для труб и емкостью для сыпучего объемно-фильтрующего материала, где в верхней части бункера установлены сита с возможностью их качания посредством вибрирования.

Недостаток данного устройства состоит в том, что сита для привода требуют больших дополнительных энергетических затрат, в частности, на работу системы сит, установленных внутри между стенками бункера и воспринимающих нагрузку всей отсыпанной на них массы объемно-фильтрующих материалов. Фракционный состав материалов требует длительной подготовки к обсыпке трубы-водовода, для чего их состав должен быть более однородным и постоянным в технологическом процессе при укладке дренажа.

Задачей изобретения является совершенствование способа укладки дренирующего коллектора и создание устройства для его осуществления при строительстве систем в водонасыщенных грунтах.

Технический результат - повышение качества укладки и работоспособности закрытого дренирующего коллектора.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе и устройстве объемный фильтрующий материал при непрерывной подаче, перед обсыпкой дренажного трубопровода, подвергают непосредственно в бункере дреноукладчика, в процессе истечения, саморассеву по фракционному составу и укладывают его с увеличением диаметра частиц материала, начиная от донной части траншеи, следуя вверх до обратной засыпки минерального грунта. В поперечнике объемно-фильтрующего материала трубопровод размещают центрально по длине с отверстиями по его поверхности, расположенными сверху относительно дна дренажной траншеи. На трубопроводе-склизе и задней стенке внутри бункера-трубоукладчика смонтирована система криволинейных сит с наклоном до 45°. Система криволинейных сит в поперечнике имеет вогнутость к оси симметрии бункера и на задней стенке, в нижней их части, подпружинена.

Предлагаемый способ укладки дренирующего коллектора в водонасыщенных грунтах предусматривает выполнение следующих технологических операций:

- подготовку трассы под строительство дренирующего коллектора по полосе, разработку приямка со стороны водоприемника;

- разработку узкой (B_т=0,2-0,4 м) либо широкой (B_т=0,6-1,2 м) дренажной траншеи, начиная с приямка;

- подачу и укладку дренирующего трубопровода-коллектора в траншею;

- обсыпку трубопровода-коллектора (водовода) вкруговую объемным фильтрующим материалом;

- обратную засыпку (присыпку) трубопровода-коллектора в траншее разработанным минеральным грунтом.

Способ укладки дренирующего коллектора в водонасыщенных грунтах осуществляют следующим образом.

По трассе 1 (фиг.1), намеченной под укладку дренирующего коллектора, методом разбуривания устанавливают глубину залегания уровней грунтовых вод (УГВ) от поверхности земли. Известными землеройно-транспортными машинами, например бульдозером или скрепером, производят срезку и укладку одностороннего отвала из плодородного растительного слоя почвогрунта. К приямку 2 со стороны водоприемника подгоняют и задним ходом устанавливают известный экскаватор-коллектороукладчик (экскаватор-дреноукладчик). В приямок 2 опускают землеройный рабочий орган 3 (фиг.2) коллекторо-дреноукладочной машины 4 с бункером-трубоукладчиком 5, внутри которого смонтированы трубопровод-склиз 6 с системой криволинейных сит 7 (фиг.3, 4). Труба 8 дренирующего коллектора снаружи покрыта защитно-фильтрующим материалом 9 (ЗФМ) и обсыпана вокруг отсеянным объемно-фильтрующим материалом 10 (ОФМ), который располагают с увеличением диаметра частиц материала снизу-вверх, начиная от дна траншеи 11 до обратной засыпки минерального грунта 12, осуществляя одновременно с разработкой стенок траншеи 13 укладку трубы 8 дренирующего коллектора.

Над дренажной траншеей справа либо слева по трассе проводят срезку растительного слоя почвогрунта (см. фиг.1) с укладкой его в отвал с одной, а минерального грунта с другой стороны.

Способ укладки дренирующего коллектора в водонасыщенных грунтах реализуют при использовании современных дрено- и коллектороукладочных машин типа ЭТЦ-406А, 6027 «Хайконс», ДУ-3502, УДМ-350, ЭКМ-5 либо ДУ-4003 в процессе мелиоративного строительства. Параллельно коллекторо-дреноукладочной машине движется перегружатель сыпучих объемных фильтрующих материалов (ОФМ), например, типа ПФП-13 либо ПП-4, имеющий боковой ленточный транспортер, который создает непрерывность подачи сыпучего фильтроматериала в бункер-трубоукладчик 5 (фиг.2). В процессе непрерывности подачи объемно-фильтрующего материала последний, попадая на систему криволинейных сит 7, расположенных между боковыми стенками бункера-трубоукладчика 5, перемещаясь (скатываясь) по рабочим поверхностям системы криволинейных сит 7, подвергается саморассеву за счет возникающих вибраций при динамическом воздействии объемно-фильтрующего материала на систему криволинейных сит 7, концевые части которых снабжены пружинами 14 (фиг.3). После укладки на дно траншеи 11 (фиг.1) трубы 8 дренирующего коллектора (ДК), покрытого снаружи защитно-фильтрующим материалом 9 и обсыпанного вкруговую сыпучим объемно-фильтрующим материалом 10, производят обратную засыпку (присыпку) трубы 8 дренирующего коллектора минеральным грунтом 12.

На фиг.2-4 показано устройство для осуществления способа укладки дренирующего коллектора, которое состоит из системы криволинейных сит 7 (фиг.4) с вогнутостью к оси симметрии бункера-трубоукладчика 5, смонтированных на трубопроводе-склизе 6 и опирающихся своими концевыми частями на пружины 14.

Устройство работает следующим образом. В процессе поступления (истечения) сыпучего объемного фильтрующего материала 10 (фиг.1) через систему криволинейных сит 7 (фиг.3) с наклоном к горизонту до 45° происходит рассев объемно-фильтрующего материала 10 (фиг.1) по фракционному составу. Пружины 14, постоянно колеблясь под воздействием падающих частиц сыпучего объемно-фильтрующего материала 10 и находясь в динамике, обеспечивают саморассев с распределением этих частиц по величине их диаметра с увеличением последнего снизу-вверх (фиг.3).

Непрерывность подачи объемно-фильтрующего материала 10 (фиг.2) при поступлении в бункер-трубоукладчик 5 коллекторо-дреноукладочной машины 4 и саморассев объемно-фильтрующего материала обеспечивают качественную укладку и эффективную работу дренирующего коллектора в сильноводонасыщенных грунтах на землях сельскохозяйственного назначения.

Труба 8 дренирующего коллектора опирается в донной части траншеи 11 на основание, сформированное из мелких частиц объемно-фильтрующего материала, плотно прилегающих между собой друг к другу, что создает дренирующему коллектору устойчивую подстилающую среду в виде надежного основания. Верхняя часть трубы 8 дренирующего коллектора обеспечивает необходимую водоприемную поверхность водозабора посредством укладки в траншею отверстиями вверх по длине, а ее нижняя часть транспортирует (отвод) собранных грунтовых вод, реализуя предлагаемый способ бункером-трубоукладчиком 5 без дополнительного энергетического устройства на привод и работу системы криволинейных сит 7, создающих в них вибрационные колебания.

Способ укладки дренирующего коллектора в водонасыщенных грунтах осуществляют в один проход, обеспечивая требуемое качество укладки трубы, снижение энергетических затрат, экономию защитно-фильтрующих (ЗФМ) и сыпучих объемно-фильтрующих (ОФМ) материалов, снижение стоимости строительства на 25-33% коллекторно-дренажных систем (КДС) в мелиорации.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1772316 Е02В 11/00 оп. Бюл. №40, 1992 г.

2. Авторское свидетельство СССР №1812268 Е02В 11/00 оп. Бюл. №16, 1993 г.

3. Патент РФ №2017893 Е02D 3/10 оп. Бюл. №15,1994 г.

4. Авторское свидетельство СССР №1740565 E02F 5/10, оп. Бюл. №22, 1992 г.

5. Авторское свидетельство СССР №1717715 Е02В 11/00, оп. Бюл. №9, 1992 г.

1. Способ укладки дренирующего коллектора в водонасыщенных грунтах, включающий подготовку трассы по полосе, разработку траншеи, подачу и укладку трубы дренажного трубопровода в траншею, обсыпку ее объемным фильтрующим материалом и обратную засыпку траншеи минеральным грунтом, отличающийся тем, что объемный фильтрующий материал при непрерывной подаче перед обсыпкой трубы дренирующего коллектора подвергают непосредственно в бункере-трубоукладчике в процессе истечения саморассеву по фракционному составу, укладывая его с увеличением диаметра частиц материала, начиная от донной части траншеи вверх до обратной засыпки, размещая трубу дренирующего коллектора в поперечнике траншеи центрально, отверстиями вверх по ее длине относительно дна дренажной траншеи.

2. Устройство для укладки дренирующего коллектора в водонасыщенных грунтах, включающее землеройный рабочий орган дреноукладчика, бункер-трубоукладчик с системой сит и направляющий трубопровод-склиз, отличающееся тем, что на трубопроводе-склизе внутри бункера-трубоукладчика смонтирована система криволинейных сит с наклоном до 45° к горизонту и вогнутостью их в сторону задней стенки, причем с закреплением системы сит на передней стенке бункера-трубоукладчика и трубопроводе-склизе дреноукладочной машины.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что система криволинейных сит, начиная от трубопровода-склиза, имеет в поперечнике вогнутость к оси симметрии бункера-трубоукладчика и в нижней части их подпружинена.