4.1. Условия и особенности производства работ

Необходимость экономии всех видов ресурсов требует совершенствования организации и технологии производства работ, значительного увеличения производительности труда в результате более полного использования техники и повышения технического уровня механизации работ.

Элементы закрытой дренажной системы прокладываются в различных гидрогеологических и почвогрунтовых условиях, правильный учет которых при выборе технологии и средств механизации строительства дренажа в значительной степени определяет качество дренажных работ, последующую эксплуатационную надежность и работоспособность системы в целом.

Производительность дреноукладочных комплексов и мелиоративных машин зависит от того, как их применение увязано с физико-механическими свойствами грунтов.

Гидрогеологические условия территорий, вовлекаемых в мелиоративное освоение в гумидной зоне, отличаются разнообразием и технологической сложностью при проведении мелиоративно-строительных работ. Здесь встречаются волнисто-холмистые равнины, массивы низинных и верховых болот со значительными включениями погребенной древесины. На мелиорируемых площадях с грунтово-напорным питанием имеет место высокий уровень грунтовых вод в течение почти всего года. В пределах водно-ледниковых и древнеаллювиальных минеральных грунтов в активных слоях, подлежащих разработке при дренажных работах, отмечаются значительные валунные включения.

Грунты на объектах мелиорации отличаются разнообразием и частой сменяемостью по глубине и простиранию. Нередко на одной системе закрытого коллектора можно встретить две – три разновидности грунта: песок, торф и суглинок. Вместе с тем тип грунтов является определяющим при выборе способов защиты дрен от заиления и технологических схем строительства дренажа.

Траншеи для укладки дренажных труб устраивают в сухих или насыщенных водой грунтах. В водонасыщенных грунтах осложняется укладка труб, снижается производительность используемых траншейных экскаваторов из-за обрушения стенок траншей, возможны смещения уложенных дренажных труб.

Для однородных грунтов, обладающих трением и сцеплением, высота устойчивого вертикального откоса определяется следующим выражением (В. В. Соколовский):

где С – сцепление, кПа;

φ – угол внутреннего трения, град;

ρ – средняя плотность, г/см³ или т/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Средние значения сцепления для минеральных грунтов (глинистые в мягкопластичном состоянии: глина – 20 кПа, суглинок – 15, супесь – 5, пески разной крупности – 0,5–1,0 кПа.

Исследованиями, выполненными в БелНИИМиВХ (В. Ф. Карловский, Г. В. Рудаковский), установлено, что высота вертикального устойчивого откоса в торфяных грунтах определяется выражением

где τ_в – наиболее вероятное значение прочности торфа, соответствующее полной его влагоемкости при данной степени разложения, кПа;

R – степень разложения торфа, %;

ρ – средняя плотность торфа, г/см³;

W – влажность торфа, при которой определяется его прочность, %.

Зависимость прочности низинного торфа от степени разложения:

Расчеты, выполненные по данной формуле, и исследования института мелиорации показывают, что h_max составляет не менее 2,5 м (R =

= 10 %), 3,25 м (R = 30 %), 2,8 м (R = 50 %).

Для создания благоприятных условий при строительстве дренажа, прежде всего керамического, производительного использования дренажных экскаваторов на слабоосушаемых и минеральных заболоченных и периодически переувлажненных землях необходимо проектировать мероприятия по предварительному понижению уровней грунтовых и отводу поверхностных вод.

Трассы каналов предварительного осушения (КПО) должны проходить параллельно трассам закрытых коллекторов или дрен, чтобы не было пересечения. Если невозможно обойтись без пересечения трасс, то трассы следует располагать так, чтобы КПО проходили по стороне коллектора с наименьшим числом дрен. КПО разрабатывают на расстоянии 4–5 м от трассы коллектора (3 м от оси коллектора до бровки канала). Необходимо предусматривать разрывы в кавальерах. Воду из КПО отводят в открытые каналы или в готовый участок закрытого коллектора.

Разрабатывают КПО на вязких и топких грунтах одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой с профильным ковшом, а при достаточной проходимости и наличии – специализированными каналокопателями.

Рекомендуются следующие параметры КПО: заложение откосов – 0,5–1,5 (меньшие значения принимаются в устойчивых грунтах – суглинки, глины, большие – в неустойчивых – плывуны, родники); глубина – на 0,2–0,3 м больше глубины коллекторов (торфяники, плывуны) или на глубине дна коллекторов и дрен (суглинистые грунты).

Расстояние между КПО рекомендуется в пределах 40–60 м.

Технологический перерыв между устройством КПО и укладкой дренажа – 30–40 суток. Данный способ понижения УГВ является простым и доступным, однако не везде применим, так как требуется устройство частой и глубокой сети каналов и длительного времени для понижения УГВ.

При соответствующем технико-экономическом обосновании для понижения УГВ при устройстве дренажа в песчаных грунтах могут применяться легкие иглофильтровые установки (ЛИУ-5, -6Б) – при коэффициенте фильтрации 2–40 м/сут или установки вакуумного водопонижения (УВВ-2) – при коэффициенте фильтрации 0,05–1 м/сут (в отдельных случаях до 10 м/сут).

Предварительное осушение считается завершенным, если УГВ устанавливается на глубине дна закладки коллекторов и дрен и прекращается размыв дна траншей.

Строго запрещается укладывать трубы в траншеи, заполненные водой. Необходимо помнить, что дренаж будет работать хорошо, если дренажные трубы укладываются не на разжиженное дно и засыпаются сухим пахотным слоем почвы.