10389

30

Бетонные, железобетонные и хризотилцементные дренажные трубы следует применять только в неагрессивных по отношению к бетону воде и грунтах.

Допустимая максимальная глубина заложения дрен зависит от материала труб; наименьшая глубина прокладки труб определена требованиями их защиты от динамических нагрузок и промерзания.

В слабых грунтах с недостаточной несущей способностью дренажная труба должна быть уложена на искусственное основание.

По условиям прочности допускается следующая максимальная глубина заложения дренажных труб с обратной засыпкой траншей грунтом, м:

Число и размер водоприёмных отверстий на поверхности хризотилцементных, бетонных, железобетонных и полимерных труб надлежит определять в зависимости от расчётного расхода дренажа и водопропускной способности отверстий.

Вокруг дренажных труб необходимо предусматривать фильтры в виде песчано-гравийных обсыпок (предпочтительно) или оберток из искусственных тканых материалов, обладающих достаточной водопроницаемостью. Толщину и гранулометрический состав песчаных и гравийных (щебеночных) составляющих обсыпок надлежит подбирать расчетом в соответствии с требованиями СП

103.13330 [16].

Выпуск дренажных каптированных вод в водный объект (реку, канал, озеро) следует располагать в плане под острым углом к направлению потока, а его устьевую часть снабжать бетонным оголовком или укреплять каменной кладкой или наброской.

Сброс дренажных вод в дождевую канализацию допускается, если её пропускная способность допускает пропуск дополнительных расходов воды, поступающей из дренажной системы. При этом подпор дренажной системы со стороны канализации не допускается. Возможность такого сброса должна быть согласована с организацией, эксплуатирующей указанную канализацию.

Смотровые колодцы надлежит устраивать по трассе заглубленного дренажа не реже чем через 50 м на прямолинейных участках, а также в местах всех поворотов, пересечений и изменений уклонов дренажных труб. Смотровые колодцы могут быть сборными из железобетонных колец с отстойником (глубиной не менее 0,5 м) и бетонированными днищами по ГОСТ 8020 [31]. Смотровые колодцы на мелиоративных дренажных системах надлежит принимать по СП 100.13330 [15].

Дренажные галереи следует применять в тех случаях, когда требуемое понижение уровней подземных вод не может быть обеспечено с помощью горизонтальных трубчатых дрен.

Форму и площадь поперечного сечения дренажных галерей, а также степень перфорации их стен следует устанавливать в зависимости от требуемой водоприемной способности дренажа.

Водопонизительные скважины, оборудованные погружными насосами, надлежит применять в тех случаях, когда понижение уровня подземных вод может быть достигнуто только принудительной откачкой воды.

31

Если дренажная водопонизительная скважина пересекает несколько водоносных горизонтов, то при необходимости фильтры следует предусматривать в пределах интервала каждого из них.

Самоизливающиеся скважины следует применять для снижения избыточного давления в напорных водоносных горизонтах. Эти скважины следует применять в тех случаях, когда благодаря снижению УПВ верхнего водоносного горизонта станет возможен выпор подстилающего его водоупора.

Конструкция самоизливающихся скважин аналогична конструкции водопонизительных скважин.

Водопоглощающие и сбросные скважины следует применять в тех случаях, когда под водоупором осушаемого слоя грунта располагаются грунты с высокой водопроницаемостью и безнапорным режимом подземных вод.

Комбинированные дренажи могут применяться в случае необходимости осушения двухслойного водоносного пласта при слабопроницаемом верхнем слое и напоре в нижнем. Горизонтальный дренаж следует устраивать в верхнем слое, а скважины - в нижнем.

Горизонтальные дрены и водопонизительные скважины необходимо располагать в плане на расстоянии не менее 3 м друг от друга. При применении дренажных галерей устья водопонизительных скважин следует выводить в ниши, устраиваемые в галереях.

Лучевые дренажи следует применять при необходимости глубокого понижения уровня подземных вод в условиях плотной застройки подтапливаемой территории, когда имеются трудности в размещении дренажей или скважинных водозаборов.

Системы вакуумного осушения необходимо применять в грунтах с низкими фильтрационными свойствами (коэффициент фильтрации - менее 2 м/сут) в случае дренирования территорий, где имеются повышенные требования к защите от подземных вод.

1.6. Основные расчётные положения6

Проекты сооружений инженерной защиты территорий населённых пунктов, промышленных площадок, сельскохозяйственных земель и вновь осваиваемых территорий под застройку и сельскохозяйственное производство, кроме расчётов сооружений, должны содержать расчёты:

-водного баланса защищаемой территории при её современном состоянии;

-водного режима территории в условиях подпора вновь создаваемыми водохранилищами или водопропускными каналами, а также объектами инженерной защиты, предотвращающими подтопление;

-прогноза изменения гидрогеологического режима территории с учётом влияния всех источников подтопления;

-трансформации почв и растительности под влиянием изменяющихся гидрологических и гидрогеологических условий, вызываемых созданием водных объектов и сооружений инженерной защиты.

6 Полная версия Правил – см. СП 104.13330.2016. Свод правил. Инженерная защита территории от затопления и подтопления. Актуализированная редакция СНиП 2.06.15-85.

32

Перед выполнением прогнозных расчётов изменения гидрогеологических условий на защищаемой от подтопления территории должна быть выполнена геофильтрационная схематизация природно-техногенных условий.

Прогнозные расчёты изменения гидрогеологических условий могут выполнять как методами математического моделирования, так и аналитическими методами.

Выбор метода геофильтрационных расчетов осуществляют на основе совместного анализа, результатов геофильтрационной схематизации и проектных решений по защитным сооружениям.

Использование аналитических методов расчёта для оценки влияния работы дренажных систем допускается, если используемые для расчёта аналитические зависимости и допущения, принятые при их обосновании, соответствуют условиям геофильтрационной схематизации.

При проектировании систем инженерной защиты территории в зоне засолённых почв следует производить расчёт солевого режима.

При размещении на защищаемых территориях осушительноувлажнительных, осушительно-оросительных и оросительных комплексов надлежит производить расчёт, определяющий возможность использования подземных вод для орошения.

Надежность сооружений инженерной защиты в зоне многолетнемерзлых грунтов надлежит обосновывать результатами теплофизических и термомеханических расчётов сооружений и их оснований.

1.7. Мониторинг систем инженерной защиты и гидрогеологических условий территории7

Всостав мероприятий по инженерной защите от затопления и подтопления должны быть включены мониторинг режима подземных и поверхностных вод, расходов (утечек) и напоров в водонесущих коммуникациях, деформаций оснований зданий и сооружений, а также наблюдения за работой сооружений инженерной защиты.

Продолжительность мониторинга зависит от времени стабилизации гидрогеологического режима, интенсивности осадок оснований сооружений и их срока службы.

Впроекте сооружений инженерной защиты следует предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для визуальных и инструментальных наблюдений за состоянием гидросооружений, смещением их элементов и оснований, за колебаниями уровня подземных вод, параметрами фильтрационного потока, за процессом засоления почв.

Для систем инженерной защиты I и II классов, действующих в сложных гидрогеологических и климатических условиях, кроме КИА для эксплуатационных наблюдений следует предусматривать КИА для специальных научно-исследовательских работ по изучению изменения параметров фильтрационного потока, изменения водно-солевого режима почв во времени в

7 Полная версия Правил – см. СП 104.13330.2016. Свод правил. Инженерная защита территории от затопления и подтопления. Актуализированная редакция СНиП 2.06.15-85.

33

зависимости от орошения, осушения, действия дождевых потоков, подъёма уровня подземных вод в зоне подтопления и т.п.

На территориях, защищаемых от подтопления, необходимо предусматривать сеть наблюдательных скважин для наблюдений за изменениями уровня подземных вод, за солевым и температурным режимом фильтрационного потока и эффективностью работы и сохранностью дренажных систем в целом и отдельных дренажных устройств.

Основными задачами гидрогеологического мониторинга являются:

-контроль изменений показателей, характеризующих динамику режима (гидродинамического, химического и температурного) подземных вод;

-обработка получаемых результатов наблюдений, их анализ и систематизация;

-оценка ситуации (существующей и прогнозной).

Необходима организация специальной службы, контролирующей состояние дамб обвалования: степень увлажнения грунтового материала, наличие выхода воды на низовой откос, появление размывов или оползней откосов, эффективность работы дренажей в основании низового откоса дамб, температурный режим основания дамб в зоне многолетнемерзлых грунтов.

К сооружениям инженерной защиты в условиях северной строительноклиматической зоны необходимо предъявлять следующие дополнительные требования:

-при проектировании сооружений инженерной защиты I - III классов следует предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры по наблюдению за деформациями, фильтрационным и температурным режимами в теле защитных сооружений и их оснований;

-состав и объём натурных наблюдений, определяемых в соответствии с назначением, классом, типом и конструкцией сооружений инженерной защиты, принятым принципом строительства и с учётом инженерно-геокриологических особенностей защищаемой территории.

Конструкции и схемы их размещения должны обеспечивать нормальную их эксплуатацию в условиях Крайнего Севера.

На всех участках водохранилищ и водотоков, где имеется опасность затопления прибрежной территории, необходим повседневный контроль за колебаниями уровня воды и состоянием защитных сооружений.

Следует установить надёжную связь с гидропостами, расположенными выше по течению, и знать скорость добегания волны от гидропоста до речного створа территории, защищаемой от затопления.

34

2. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ «ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ»

Формирование водного режима на городской территории происходит не только под влиянием природных факторов (осадки, испарение, приток поверхностных и грунтовых вод), но и под действием целого ряда техногенных факторов. Основными техногенными факторами являются: подпор уровня воды водохранилищем, аварийные и эксплуатационные утечки из водонесущих коммуникаций, поливы зелёных насаждений на территории города.

В качестве основных средств инженерной защиты территорий от затопления водами водохранилищ и подтопления грунтовыми водами предусматривается обвалование, искусственное повышение поверхности территории, руслорегулирующие сооружения и сооружения по регулированию и отводу поверхностного стока, дренажные системы и отдельные дренажи и другие защитные сооружения [2].

Для обоснования и расчета мероприятий инженерной защиты необходимо выполнить анализ природных и техногенных условий территории и провести на его основе оценку составляющих водного баланса.

Гидрогеологические расчеты дренажа необходимо проводить на основе геофильтрационной схематизации и материалов изысканий по характерным гидрогеологическим разрезам.

На основе выполненных расчётов осуществляется проектирование комплекса мероприятий инженерной защиты территории от затопления и подтопления.

2.1. Задание на проектирование, исходные данные и состав работы

Заданием на выполнение курсовой работы требуется обосновать и запроектировать мероприятия инженерной защиты городской территории одного из жилых районов города N от затопления и подтопления водами водохранилища и грунтовыми водами.

Исходными данными для проектирования являются: план территории, М 1:20000; характеристика природных условий; характеристика техногенных условий территории; фильтрационные характеристики почв и грунтов.

На плане территории показаны следующие относительные высотные отметки: нижняя и верхняя отметки границ городской территории, отметка максимального уровня воды в водохранилище, отметка основания дамбы обвалования. Кроме того, приведены: средняя протяженность городской территории вдоль нижней границы территории, отметка водоупора, линия гидрогеологического разреза, глубина уровня грунтовых вод в одной из буровых скважин, средний уклон поверхности грунтового потока со стороны водораздела.

Проектирование защитных мероприятий определяет следующий состав курсовой работы:

–Задание на выполнение курсовой работы;

–Введение;

–Природные условия территории;

35

–Техногенные условия территории;

–Водный баланс территории. Оценка инфильтрационного питания подземных вод в условиях техногенных воздействий;

–Обоснование инженерной защиты городской территории от затопления и подтопления;

–Смета стоимости сооружений инженерной защиты;

–Заключение.

–Библиографический список.

Курсовая работа оформляется в виде текстовой части и графической части на листе формата А2 в соответствии с требованиями к выполнению текстовых документов (ГОСТ Р 2.105-2019 [32]) и требованиями к проектной и рабочей документации для строительства (ГОСТ Р 21.1101-2013 [33]). Текстовая часть оформляется на стандартных листах бумаги с необходимыми чертежами и вспомогательными расчётными схемами. Каждый чертёж, таблица или график должны располагаться в тех местах текстовой части, где они необходимы по ходу выполнения расчётов и изложения содержания. Все страницы должны быть пронумерованы.

Вконце текстовой части должен быть приведён библиографический список, включающий источники, использованные в процессе выполнения курсовой работы.

Вкачестве примера в пособии рассмотрены вопросы инженерной защиты от затопления и подтопления одного из жилых районов города N, расположенного в Самарской области.

Состав и структура пособия, а также исходные данные и пример расчёта соответствуют методическим указаниям по проектированию инженерной защиты городской территории от затопления и подтопления [34]. В данном пособии актуализированы нормативные ссылки, справочные материалы и разработан комплект заданий для выполнения курсовой работы.

2.2. Природные условия территории

2.2.1. Общие сведения о территории города

Город N – крупный промышленный центр Самарской области. Расположен в 160 км от Самары, на левом берегу реки Волги. Численность населения составляет около 200 тыс. человек. Профилирующие отрасли промышленности: энергетическая, химическая, машиностроение, строительных материалов.

Существующая планировка города имеет компактную структуру, с чётким функциональным зонированием территории на промышленную и селитебную.

Селитебная территория – это основная часть города, предназначенная для размещения жилых домов и общественных зданий.

Селитебная территория делится на три жилых района: № 1, № 2, № 3. Микрорайоны застроены, в основном, пятиэтажными и девятиэтажными

домами. Имеются несколько кварталов одно-двухэтажной застройки коттеджного типа с приусадебными участками.

36

После завершения строительства водохранилища затоплению и подтоплению подвергается жилой район № 1, план территории которого представлен в исходных данных.

Нижняя граница района соответствует отметке 56,00 м, верхняя граница соответствует отметке 62,00 м. Средняя протяженность территории вдоль нижней границы составляет 4 км. Площадь района в указанных границах, определенная по плану, составляет F = 800 га.

После строительства водохранилища максимальная отметка уровня воды в нем составит 58,00 м. Таким образом, в результате строительства водохранилища часть городской территории окажется затопленной, а часть – подтопленной.

Защиту территории планируется осуществить с помощью дамбы обвалования, мероприятий по отводу поверхностного стока (нагорные каналы, дождевая канализация), защитного дренажа, перекачки поверхностных и дренажных вод за пределы обвалованной территории (рисунок 1). Ось основания дамбы обвалования вдоль нижней границы территории планируется запроектировать по отметке 55,00 м.

37

1 – граница защищаемой территории, 2 – линия гидрогеологического разреза А – А, 3 – буровая скважина, 4 – дамба обвалования, 5 – нагорные каналы, 6 – береговой дренаж, 7 – насосная станция; относительные отметки: ОВГ, ОНГ – верхней и нижней границ городской территории, ОНПУ – уровня воды в водохранилище, ОД – оси основания дамбы вдоль нижней границы территории

Рисунок 1 – План территории с мероприятиями инженерной защиты от затопления и подтопления

38

2.2.2. Климат и рельеф

Климатическая характеристика территории представлена в приложении А. Климат района резко континентальный. Характеризуется жарким засушливым летом и довольно суровой зимой. Для этого района характерны: недостаток атмосферных осадков, резкие температурные контрасты, сухость воздуха.

За год выпадает в среднем 349,2 мм осадков, испаряемость с водной поверхности составляет 767 мм в год.

Среднемесячные скорости ветра в летний период составляют от 3,7 до 5,1 м/с, а в отдельные дни достигают максимальной величины 15 м/с.

Рассматриваемая территория расположена на левом берегу реки Волги, на первой надпойменной террасе.

В геоморфологическом отношении большая часть территории располагается на ровной слаборасчлененной поверхности, которая плавно спускается к реке. Относительные высотные отметки территории составляют 52...64 м. Общий уклон в сторону реки и составляет Imax=0,01, Imin=0,0024.

2.2.3. Геологическое строение

В геологическом строении территории принимают участие современные и верхнечетвертичные аллювиальные отложения (alQ4, alQ3). Литологически четвертичные отложения представлены в верхней части супесями мощностью два метра с коэффициентом фильтрации 0,7 м/сут. Ниже залегают мелко- и среднезернистые пески. Мощность этих песков изменяется от 10 до 19 м, коэффициент фильтрации составляет 12 м/сут.

Четвертичные аллювиальные отложения подстилаются нижнемеловыми отложениями (Cr1nc), в составе которых выделены нерасчленённые валанжинский и готеривский ярусы. Литологически нижнемеловые отложения представлены жирными чёрными глинами, которые являются региональным водоупором. Относительная отметка регионального водоупора – 42,00 м.

Мощности и коэффициенты фильтрации отложений представлены в таблице 1.

На миллиметровой бумаге необходимо построить геологический разрез по линии А-А, показанной на плане. Мощность верхнечетвертичных отложений необходимо определить по геологическому разрезу.

Таблица 1 – Геологическое строение территории

39

2.2.4. Гидрогеологические условия

Данная территория однородна по условиям питания и разгрузки подземных вод. Подземные воды распространены в четвертичных отложениях. Воды аллювиальных отложений различного возраста гидравлически связаны друг с другом и образуют единый грунтовый поток, дренируемый Волгой, и имеющий общую свободную депрессионную поверхность.

Питание горизонтов осуществляется за счёт инфильтрации атмосферных осадков, а также за счёт поступления подземных вод со стороны водораздела из отдалённой области питания. Разгрузка водоносных горизонтов осуществляется

преимущественно слабой минерализацией и гидрокарбонатно-кальциевым составом.

Буровой скважиной 1 (показана на плане) подземные воды вскрыты на глубине 8 м от поверхности земли. Средний уклон ( I ) поверхности подземных вод со стороны водораздела составляет 0,0011.

В результате повышения горизонта воды в реке при строительстве водохранилища создаются условия для затопления и подтопления городской территории водами водохранилища и подземными водами.

На гидрогеологическом разрезе необходимо показать положение уровней подземных вод до строительства водохранилища и положение уровня воды в водохранилище.

Рассчитаем расход потока подземных вод со стороны водораздела, приходящийся на 1 м ширины его сечения (рисунок 2), по формуле [35]:

фильтрации грунта, м/сут; I - уклон поверхности потока подземных вод; T - мощность потока подземных вод, м.

Рисунок 2 – Схема к расчёту расхода потока подземных вод

Для упрощения дальнейших расчетов в курсовой работе можно принять, что уклон поверхности подземных вод со стороны водораздела на всём протяжении равен среднему уклону. Для рассматриваемого примера, вводя в

расчёт среднюю мощность потока, получим