Дренирование земляного полотна

Чтобы эффективно отвести поверхностные воды, необходимо сделать правильное дренирование, тогда будет собираться максимальный объем воды, и она будет отводиться в водоприемники. Существует несколько вариантов дренирования.

Исходная ситуация

В случае дренирования необходимо создавать самый короткий путь для воды, начиная от того места, где она появляется и, заканчивая подземными, наземными водяными потоками. В большинстве случаев это более выгодно с экономической точки зрения, а также сохраняются запасы грунтовых вод вместе с естественным водным балансом. Поэтому нужно воспользоваться всеми возможными средствами, что создать близкие к существующим механизмам регулирования объемов поверхностных вод, при этом учитывая предписания властей.

Прежде всего, нужно изучить существующие возможности инфильтрации, наличие водоприемников, требования законодательства, которые охраняют грунтовые воды во время разработок, сопоставить концепции дренирования. Для этого придется заняться анализом площадей и выбором вида дренирования. Нужно учесть, что экспертиза грунтов, а также гидрологии должна проводиться на необходимую глубину грунта.

Обычно в городах есть водоприемники, а также подземные каналы и укрепленные водостоки. Помимо этого в наличии большая доля асфальтированных площадей, в связи с чем дождевые осадки просачиваются в малом количестве, поэтому из-за достаточно сильного дождя может произойти гидравлическая перегрузка канализации. Также вода в городе более загрязнена.

В случае незастроенных зон используются естественные водоприемники. В большинстве случаев вода не стекает в водоприемник, а испаряется или просачивается прямо на месте. Во время строительства железнодорожных сооружений происходить уплотнение грунтов. Таким образом, чтобы избежать постоянного переувлажнения, а также гарантировать устойчивость железнодорожного полотна, придется использовать дополнительные дренирующие устройства. Конечно, лучше предпочесть инфильтрацию, либо естественные водоприемники. То есть способы дренирования придется выбирать в тесной взаимосвязи с трассировкой линии.

В большинстве случаев на линиях уже есть дренирующие устройства, но периодически ее необходимо реконструировать. Если для реконструкции объемы работ очень большие, то целесообразнее выбрать новое оформление устройств. Предположим, заняться разгрузкой системы водоотвода, либо локальными мероприятиями, которые повысят эффективность системы и приблизят процессы в ней к уровню природных.

Сбор поверхностных вод

Создание наиболее короткого пути для воды не должно идти в ущерб несущей способности грунта и вести к снижению безопасности движения. Очень часто для дренирования на железной дороге используются кюветы и лотки. В том случае если площадь достаточно большая, используются трубы в закрытых траншеях. Удобно использовать плиты, для того чтобы облицевать кюветы и дренажные лотки, так как в этом случае устройства оказываются доступными всегда, а больших расходов на их содержание не требуется. Помимо этого перепад высот, который необходим, гораздо меньше, чем в случае траншей, занимаемая площадь также уменьшается, не придется устранять их зарастание. Но инфильтрация может снизиться, это будет зависеть от свойств грунта. В случае расположения лотков на обочине потребуются хорошие крышки, которые подойдут для хождения. В любом случае, если учесть затраты необходимые для обслуживания и срок службы, то становится понятно, что данное решение гораздо экономичнее, чем использование труб.

С той целью чтобы уменьшить объем отводимой воды, необходимо повышать долю инфильтрации. Для этого можно проложить дренажные трубы вдоль пути, конечно, если это возможно в случае данного грунта. На данный момент мы говорим о поверхностных водах, глубокое же дренирование для того, чтобы понизить уровень грунтовых вод, не используется. Но если происходят значительные годовые колебания уровня грунтовых вод, то лучше использовать трубы полной фильтрации, тогда будет возможен водосбор даже при низком уровне. Таким образом, решение – применять или нет трубы, необходимо принимать в зависимости от объемов поступающей и отводимой воды.

Инфильтрация поверхностных вод

Инфильтрация будет зависеть от грунтов и наличия свободных площадей. В идеальном варианте сбор воды должен происходить на максимальной площади. Чем лучше распределяются поверхностные воды и быстрее впитываются, тем меньше вероятность скопления воды.

Обычно для охраны водных ресурсов требуется озеленение площади, на которой будет происходить дренирование. Но это не имеет однозначной оценки. Плюсом является то, что в случае озеленения будет повышаться качество отводимой воды, а вот минусом – быстрое заиливание дренажных устройств, из-за чего ухудшится фильтрация. Поэтому расходы на содержание инфильтрационных устройств в местах с озеленением будут гораздо выше.

Если сооружается земляное полотно в местах с водочувствительными грунтами, то придется отсыпать защитный слой при помощи смеси гранулометрического состава №1 (по стандарту TL 918062). Если же земляное полотно состоит из водопроницаемых грунтов, то защитный слой должен быть из водопроницаемых смесей №1,2 или 3, выбор будет зависеть от коэффициента фильтрации или пластичности грунта.

Для расположения дренажных траншей и лотков лучше использовать минимальный продольный перепад высот. Траншеи с общим уклоном за счет ступенчатого расположения горизонтальных участков обеспечивают наилучшую инфильтрацию.

Траншеи и лотки необходимо озеленять, это требуется для охраны водных ресурсов. Необходимость озеленения надо определять в зависимости от проницаемости грунтов.

Также в качестве дренажного инфильтрационного устройства можно использовать мелкие траншеи, которые заполняются гравием. Они делаются в том случае, если применение открытых траншей невозможно, а закрытый дренаж не требуется. Чаще всего это требуется для междупутий на станциях, либо для перегонов трех- и многопутных линий. В данных устройствах накапливается стекающая вода и происходит ее инфильтрация благодаря пустотам в гравии. Если на данной территории выпадает большое количество осадков, то в траншеи можно проложить трубы полной инфильтрации, тогда улучшится водоприемная способность. Трубы необходимо располагать горизонтально и лучше выступами.

Если у слоев грунта на поверхности низкая проницаемость или грунтовые условия сильно меняющиеся, то можно использовать инфильтрационные щели, кольца или шахты, чтобы они доходили до пригодного для инфильтрации слоя. Лучше всего пользоваться линейной инфильтрацией, а не точечной. Необходимо проводить экспериментальную проверку условий инфильтрации с помощью геолого-гидрологической экспертизы, для того чтобы оценить свойства основания земляного полотна.

В большинстве случаев невозможно отвести поверхностные воды именно в тех местах, где они появились. В этой ситуации необходимо сооружать инфильтрационный бассейн. Бывает, что он не обеспечивает необходимой безопасности, тогда лучше продумать перелив в водоприемник. Для того чтобы охранялись водные ресурсы, нфильтрационные бассейны нужно озеленять.

Отвод поверхностных вод

Чаще всего без устройств для прямого водоотвода поверхностных вод не обойтись. Они используются или как аварийные, или как постоянно действующие. Это зависит от внешних условий.

Если застройка плотная, то без прямого отвода осадков в искусственный водоприемник не обойтись, так как свободные площади минимальны. Больше всего в централизованном сборе и отводе воды нуждаются густонаселенные зоны. Если зоны не заселены, но при этом там плохие для инфильтрации грунтовые условия, то без прямого отвода осадков также не обойтись, только в этом случае будут использоваться естественные водоприемники.

Если на территории не редки наводнения, либо происходит эксплуатация старых канализационных систем, то велика вероятность перегрузки канализации, а также устройств отвода. Необходимо постоянно проверять, в каком состоянии находятся закрытые дренажные системы, только делать это нужно не во время строительства, а еще во время проектирования.

Если старые канализационные системы не подходят для поступающих стоков, а в сильные дожди переполняются, то лучше использовать ливневую канализацию с дросселируемым стоком. Также это применимо к тем местностям, где бывают наводнения. Такая канализация включает в себя либо один, либо два открытых бассейна. У сборного бассейна отсутствует герметизирующий слой на дне благодаря чему доля инфильтрации и испарения становится выше. Для бассейна-отстойника необходим уплотнитель из слоя глины, для того чтобы происходило удержание вредных веществ.

Если нет свободного места, то для сбора дождевой воды можно воспользоваться подземными бассейнами. Чаще всего они представляют собой емкости их сборного железобетона, которые находятся либо под тротуарами, либо под проезжей частью. Помимо этого такие накопители подходят для того, чтобы повысить аккумулирующие способности инфильтрационных устройств.

Загрязнения

Поверхностные воды, которые собираются, всегда загрязнены. Существуют устройства, которые отвечают за транспортировку концентрированных отложений загрязнений, благодаря чему можно уменьшить расходы, необходимые на техническое обслуживание дренирующих систем.

К несчастью, не избежать попадания в дренирующие устройства легких жидкостей. Для предотвращения этого применяются отдельные блоки, которые создают порог перед собирающим бассейном. Благодаря чему легкие жидкости не могут попасть в бассейн, а также в водоприемник. В том случае, когда известно, что в собираемой воде минимальное количество взвешенных частиц, то выполняется переход между бассейнами в виде трубы под наклоном. Она ограничивает переход легких жидкостей.

Предположим, в системах канализации, которые находятся на производственной территории, не обойтись без встраивания отстойников перед сливом в водоприемник, в связи с минимумом места.

Необходимо постоянно следить и обслуживать дренирующие устройства, чтобы избежать их заиливания от мелких частиц грунта, шламов и взвешенных веществ. Трубопровод будет очищаться сам, только если трубы уложены с большим перепадом высот и если у них минимум шероховатости. В месте входа в водоприемник можно уловить часть частиц при помощи шахты со шламоуловителем.

В случае открытых дренирующих устройств также не обойтись без технического обслуживания, только его можно в разы сократить, если будет концентрированной отложение частиц. Предположим, в траншеях можно установить перечные блоки, благодаря чему замедлится скорость течения, и частицы будут откладываться. Благодаря блокам можно проводит работы по очистке коротких участков траншеи.

Помимо этого можно создать фильтрующий участок на месте входа в водоприемник. В таком месте твердые частицы будут задерживаться, а вода проходить в трубопровод.

Выводы

Таким образом, любое решение, связанное с дренированием, должно приниматься с учетом множества факторов, таких как водопроницаемость грунтов, перепад высот, имеющиеся дренирующие устройства, наличие площадей, количество загрязнений. Все эти факторы меняются в каждой конкретной ситуации.