Реконструкция застройки

Организующей системой водоотвода являются лотки внутриквартальных проездов и городских улиц, обеспечивающие поступление поверхностного стока в закрытую сеть ливневой канализации. В практике планировки и застройки городской территории встречаются различные случаи формирования поверхностного стока, условия формирования зависят от размеров застраиваемой территории и характера ее использования.

Первый случай. Поверхностный сток формируют в пределах полностью застроенной водосборной площади бассейна. При этом естественные водостоки (ручьи и небольшие речки), проточные и непроточные водоемы (пруды), расположенные в пределах застраиваемой территории, упраздняют. Загрязненный поверхностный сток, поступающий с застроенной и благоустроенной территории, уже не может быть использован для питания открытых водотоков и водоемов. Взамен упраздняемой естественной системы водоотвода устраивают закрытую сеть городской ливневой канализации, которая должна обеспечить отвод поверхностного стока с площади жилых микрорайонов, а также внутриквартальных и городских проездов.

Поверхностный сток из закрытой сети ливневой канализации выпускают в проточные водотоки (реки) или специальные береговые каналы, отводящие поверхностный сток для осветления за пределы городской застройки в систему технических водоемов отстойников, из которых осветленный сток поступает в реки ї

Второй случай. Поверхностный сток формируется в пределах большой водосборной площади, значительно превышающей площадь застраиваемой территории. При этом для застройки используют низовую часть бассейна, а верхняя часть его остается в естественных условиях.

По условиям формирования поверхностного стока общую водосборную площадь бассейна можно разделить на две частные площади - F и F. В пределах водосборной площади F сток формируется в естественных условиях поверхности. В пределах водосборной площади F поверхностный сток формируют в пределах застроенной городской территории, что соответствует первому случаю. Сток, сформированный в пределах водосборной площади F , которая расположена в загородных условиях, пойдет по естественному тальвегу бассейна до границы городской застройки, а далее через городскую территорию его пропускают по подземному коллектору до места выпуска в проточный водоток (реку). Сечение городского коллектора должно обеспечивать пропуск расчетного расхода, поступающего с водосборной площади бассейна F и расходов стока, формируемого в пределах застройки территории F.

Рис. 45 Схема организации поверхностного стока в пределах застроенной территории: 1 - граница города; 2 - главная граница бассейна; 3 - водораздельный гребень; 4 - главный коллектор бассейна; 5 - береговой канал; 6 - технические пруды-отстойники; 7 - аварийные водосбросы

Для уменьшения размеров сечения городского коллектора в тальвеге бассейна у границ городской застройки Целесообразно предусмотреть устройство регулирующей емкости - водоема. В планировочном отношении такой водоем используют для различных целей (катание на лодках, спортивная ловля рыбы и т.д.), в том числе и как ёмкость для аккумуляции поверхностного стока, сформированного в загородных условиях на площади F. Размеры площади водоема, отметки зеркала воды и бровки откоса и берега определяют с учетом использования водоема как регулирующей емкости.

Рис.46 Схема организации поверхностного стока при застроенной низовой части бассейна; верховая часть бассейна сохраняется в естественных условиях: 1 - граница города; 2 - главная граница бассейна; 3 - водораздельный гребень; 4 - главный тальвег бассейна; 5 - притон; 6 - обводной водосток; 7 - проектируемая регулирующая емкость; 8 - частная граница бассейна; 9 - главный коллектор бассейна; 10 - береговой коллектор; 11 - аварийный водосброс; 12 - технические пруды-отстойники; F - незастраиваемая площадь бассейна; F - застраиваемая площадь бассейна

Третий случай. Городская застройка отступает от берега пеки на значительное расстояние. Между берегом реки и границей городской застройки остается неблагоустроенная территория. Такие условия возникают, когда пойменная часть реки оказывается малопригодной для городского строительства: прибрежная часть затапливается паводковыми водами, поверхность почвенного слоя заболочена и имеет неблагоприятные геологические условия (торф, илистые отложения). Организацию и отвод поверхностного стока с застроенной городской территории осуществляют по закрытой системе водоотвода (как в первом случае). Сток ливневых вод от оголовка городского коллектора пропускают по комбинированной системе водоотвода, состоящей из открытого осушительного канала и закрытой трубы водостока. Длина этого пути может иметь значительно большее протяжение по сравнению с длиной основного городского коллектора

Рис. 47 Схема организации поверхностного стока при застроенной верховой части бассейна: 1 - граница города; 2 - главная граница бассейна; 3 - водораздельный гребень; 4 - главный коллектор бассейна; 5 - частная граница бассейна; 6 - открытый канал; 7 - водосбросный коллектор; 8 - аварийный водосброс; F - застраиваемая площадь бассейна; F - незастраиваемая площадь бассейна

Для общего благоустройства пойменной части территории предусматривают ее осушение с устройством неглубоких осушительных каналов и отводящего открытого канала. По санитарным условиям открытый канал не может быть использован для пропуска по нему загрязненного ливневого стока, поступающего из сети ливневой канализации. Для приема и отвода поверхностного стока, поступающего с городской территории, целесообразно устраивать сопутствующий коллектор водостока, расположенный рядом с открытым осушительным каналом. Таким образом, для полного инженерного благоустройства пойменной части города целесообразно проектировать комбинированную систему водоотвода, состоящую из открытого и закрытого каналов. Сечение отводящего водостока по экономическим соображениям намечают с учетом пропуска постоянных расходов, поступающих в сеть городского водостока (промышленные йоды, сток от полива улиц, выпуски дренажей и др.), а дождевые воды придают только от дождей частой повторяемости. В период прохождения дождевых паводков более редкой повторяемости при переполнении отводящего водостока открытый канал и отводящий водосток будут работать совместно.

В больших и малых городах для отвода поверхностного стока устраивают закрытую систему водоотвода. Для дачных мест, небольших поселков и парковых территорий можно проектировать открытую систему водоотвода, состоящую из бетонных лотков, кюветов и укрепленных водоотводных каналов (рис.6). На перекрестках улиц и въездах во дворы кюветы заменяют переездными трубами мелкого заложения. Глубину кюветов устраивают не более 0,8-1 м. Минимальную ширину по дну кювета принимают 0,4 м.



Рис.47 Схема открытой системы водоотвода: 1 - кюветы; 2 - переездные трубы; 3 - смотровые колодцы

Достоинством открытой системы водоотвода следует считать возможность быстрого ее устройства при небольших затратах денежных средств и строительных материалов. Однако такая система обладает и рядом существенных недостатков, основными из которых являются необходимость устройства большого числа переездных труб и мостов, а также снижение санитарного уровня в жилых Районах, особенно при небольших уклонах местности.

При открытой системе водоотвода ширину улиц между "красными линиями" по отношению к расчетной ширине увеличивают на ширину, необходимую для размещения кюветов. Организованный сток из дорожных лотков и внутриквартальных проездов поступает в дождеприемные колодцы ливневой канализации. Длину свободного пробега потока воды от водораздельной точки до первых дождеприемных колодцев принимают 75-250 м в зависимости от уклонов лотка дороги и размера водосборной площади на этом участке стока. Высота наполнения лотков проезжей части не должна превышать 8-10 см при высоте борта 15 см. Количество пропускаемой по лотку воды зависит от наполнения лотка и уклона по лотку дороги.

Сеть ливневой канализации состоит из главного коллектора бассейна и присоединений боковой сети водостоков. Главный коллектор бассейна устраивают взамен упраздняемого тальвега бассейна. Трассу главного коллектора располагают в пределах "красных линий" улицы, бульвара или технической полосы, выделенной для прокладки магистральных подземных коммуникаций.

По эксплуатационным соображениям трассу сети ливневой канализации целесообразно располагать вне пределов проезжей части улиц, чтобы при присоединении боковой сети не разрушить дорожное покрытие. Для нормальной эксплуатации сети ливневой канализации на углах поворотов, в местах присоединений боковой сети, а также в местах изменения размеров и уклонов труб устанавливают смотровые колодцы. Для приема организованного стока в лотках дороги и на перекрестках улиц устанавливают дождеприемные колодцы. При этом стремятся к созданию удобных условий для движения пешеходов и транспорта, а также к удовлетворению требований общего благоустройства территории и защиты городских сооружений от вредного влияния поверхностных вод.

Главное внимание при этом следует уделять защите от поверхностного стока перекрестков улиц, городских и транспортных площадей, а также путей движения пешеходов. Расстояние между дождеприемными колодцами, устанавливаемыми в лотках дороги, принимают в среднем 50-60 м. Схемы размещения этих колодцев на перекрестках улиц в зависимости от направления стока представлены на рис.7. Кроме дождевых и талых вод, в закрытую сеть ливневой канализации принимают выпуски дренажных вод, а также условно чистых вод (т.е. не требующих специальной очистки перед сбросом их в водостоки) промышленных предприятий по согласованию с органами санитарного надзора.



Рис.48 Схемы расстановки дождеприемных колодцев на перекрестках улиц: 1 - дождеприемные колодцы; 2 - пешеходные переходы; 3 - направления стока

Принципы расчета сети ливневой канализации

Расчетный расход в сети ливневой канализации определяют по формуле

где:

Q - расчетный расход, т.е. количество воды, которое должно пройти через сечение трубы водостока в единицу времени, л/с;

F - действительная площадь бассейна, с которой образуется сток, га;

- коэффициент стока, характеризующий отношение полученного количества стока с данной площади к количеству выпавших осадков,

g - расчетная интенсивность дождя, л/с на 1 га.

Значение средних коэффициентов стока j отдельных (частных) площадей зависит от процентного содержания в них различных видов однородных покрытий (крыши зданий, асфальтовые покрытия, зеленые насаждения и др.), частные значения которых приводятся в технической литературе. С повышением уровня благоустройства территории средние значения будут возрастать за счет увеличения площади непроницаемых и полупроницаемых покрытий, имеющих более высокое значение частных коэффициентов стока.

Гидравлический расчет сети водостоков, т.е. определение сечений труб на отдельных расчетных интервалах, выполняют по основным формулам гидравлики. При определении сечений труб водостоков используют готовые таблицы, в которых приведены значения скоростей и отводоспособности труб в зависимости от проектируемых их уклонов. Это избавляет проектировщиков от лишних подсчетов и значительно сокращает затрачиваемое время на проектирование.

В табл.1 приведены площади сечения W крупных труб различных диаметров Д, значения гидравлических радиусов R = w/p, т.е. отношение площади живого сечения трубы к периметру трубы.

Таблица 20

Диаметр трубы Д, м	Площадь сечения, м	Гидравлический радиус R = w/p
0,3	0,071	0,075
0,4	0,126	0,1
0,5	0,196	0,125
0,6	0,283	0,15
0,7	0,385	0,18
0,8	0,503	0,2
0,9	0,636	0,22
1	0,785	0,25
1,1	0,95	0,28
1,2	1,131	0,3
1,3	1,327	0,32
1,4	1,54	0,35
1,5	1,767	0,38
1,6	2,0	0,4
1,7	2,269	0,42
1,8	2,543	0,45
1,9	2,385	0,48
2,0	3,14	0,5
2,1	3,462	0,52
2,2	3,799	0,55
2,3	4,153	0,58
2,4	4,522	0,6
2,5	4,906	0,62

Конструкции водостоков

При открытой системе водоотвода поперечные разрезы улиц выполняют с учетом намеченного уровня благоустройства городской территории.

Типовой поперечный профиль дороги с обочинами и кюветами показан на рис.8. Поверхностный сток с проезжей части дороги, а также с площади прилегающей территории отводят в кюветы, расположенные вдоль проезжей части улицы. Кюветы устраивают земляные с укреплением их откосов камнем или бетонными плитами, а также из готовых железобетонных блоков с вертикальными стенками.

Рис.49 Типовой поперечный профиль дороги с обочинами и кюветами:1 - проезжая часть дороги; 2 - обочина; 3 - земляной кювет

Общая ширина улицы между "красными линиями" сокращается (при сохранении общих размеров основных элементов ее членения) за счет полосы, необходимой для устройства откосных кюветов общего профиля

Рис. 50 Схема открытого водоотвода на дорогах с лотками: 1 - проезжая часть улицы; 2 - поток дороги; 3 - мощеный кювет; 4 - сборный железобетонный кювет; 5 - перепускной лоток; 6 - бортовой камень

Размеры главного отводящего канала при открытой системе водоотвода определяют расчетом. При усовершенствованных типах дорожных покрытий устраивают закрытую систему водоотвода - кюветы заменяют железобетонными трубами и прокладывают их на глубине, обеспечивающей непромерзание водостоков (рис.10).



Рис.51 Схема закрытого водоотвода на дорогах с усовершенствованными покрытиями: 1 - дождеприемный колодец; 2 - смотровой колодец; 3 - труба водоотвода; 4 - выпуск от дождеприемного колодца; 5 - бортовой камень

Поверхностные воды из лотков дороги поступают в дождеприемные колодцы, сток из которых поступает в основную сеть водостоков. Дождеприемные и смотровые колодцы устраивают из сборных железобетонных блоков. Размеры их назначают исходя из условий эксплуатации сети. По конструктивным соображениям сборные смотровые колодцы устраивают трех типов в зависимости от диаметра труб.



Рис. 52 Схема дождеприемного колодца: 1 - рабочая камера; 2 - днище; 3 - песчаное основание; 4 - выпуск от дождеприемного колодца; 5 - заделка отверстия бетоном; 6 - чугунная решетка; 7 - бортовой камень

На коллекторах, имеющих большие размеры, устраивают специальные горловины, на которых устанавливают чугунные люки. Для прокладки сети ливневой канализации применяют круглые железобетонные трубы, сборные прямоугольные каналы, а при устройстве коллекторов больших размеров проектируют нетиповые сборные конструкции.



Рис.53 Схемы сборных смотровых колодцев в зависимости от диаметра труб: а - 300-500 мм; б - 600-700 мм; в - 800-1100 мм; 1 - плита перекрытия; 2 - кольцо горловины; 3 - опорное кольцо; 4 - люк с крышкой; 5 - отверстие для укладки труб; 6 - рабочая камера

При прокладке труб большого диаметра и недостаточной глубине их заложения вместо одной прокладывают две трубы меньшего диаметра, имеющие ту же суммарную отводящую способность



Рис. 54 Схема укладки двух труб рядом: 1 - железобетонная труба; 2 - бетонное основание; 3 - подготовка из щебня

Минимальную засыпку над верхом конструкции труб водостока принимают не менее 1 м. Укладка круглых труб с заделкой стыков вчетверть и враструб показана

Рис.55 Схема укладки круглой трубы с заделкой стыка враструб и деталь: 1 - железобетонная труба; 2 - бетонное основание; 3 - подготовка из щебня; 4 - раструб трубы

Санитарно-техническое состояние поверхностного стока и защита открытых водотоков от загрязнения

Поверхностный сток, сформированный в пределах застроенной и благоустроенной городской территории, по санитарному состоянию значительно отличается от стока сформированного в естественных условиях поверхности. Поверхность незастроенной территории обычно занята лугами, пашнями, лесом или другой растительностью, в этих условиях поверхностный сток формируется малозагрязненным.

При освоении территории в градостроительных целях характер использования территории резко изменяется: возникает жилая застройка, сооружают комплексы промышленных предприятий, городские улицы оборудуются дорогами для движения автотранспорта. Создаются коммунальные зоны, автобазы, различные малые или большие предприятия и т.д. Воздушный бассейн городов загрязняется отработанными продуктами горения, поступающими в воздух из дымовых труб промышленных предприятий, а также из выхлопных труб автотранспорта. В результате этого на поверхность городской территории выпадает большое количество производственной пыли и сажи, а при движении автотранспорта на проезжей части улиц и дорог остаются остатки нефтепродуктов, смазочные материалы и другие вещества. Перечисленные загрязнения смываются поливочными и дождевыми водами с поверхности слабопроницаемых покрытии и попадают в сеть ливневой канализации.

Концентрация загрязнений дождевого стока взвешенными и эфирорастворимыми веществами будет зависеть от санитарно-технического состояния различных районов городской территории и количества выпадающих на поверхность осадков. В центральных районах города в районах новой жилой застройки с высоким уровнем благоустройства и хорошей эксплуатацией территории загрязненность дождевого стока будет меньше, чем в промышленных зонах и на проездах с интенсивным движением автотранспорта.

Кроме дождевых и талых вод, а также вод от поливки и мытья улиц в ливневую сеть поступают выпуски с территории автопарков от мойки автомобилей, слабозагрязненные отработанные воды промышленных предприятий, а также выпуски от снеготаялок.

Современное производство потребляет большое количество воды, которую забирают из озер, больших и малых речек. После завершения технологического процесса воду в виде загрязненного промышленного стока подчас сбрасывают в те же озера и реки. В зависимости от характера производства отработанная вода может содержать минеральные взвеси и отходы различных материалов, биологические отходы, химические и радиоактивные продукты. Количество потребляемой чистой воды, м, при производстве 1 т некоторых видов продукций:

Прокат- 1,5-10

Сахар - 13-16,5

Кокс - 1,5-30

Серная кислота - 60-139

Кожа- 82-110

Каучук (синтетический) - 250

Тонкое сукно- 300-600

Искусственный шелк - 1000-1500

Капрон- 2500

Как видно из приведенных данных, для производства 1 т новых материалов потребление чистой воды возрастает иногда во много раз.

В установившейся практике проектирования сети ливневой канализации каждому бассейну стока соответствует отдельный выпуск главного коллектора водостока. С увеличением площади застраиваемой территории число отдельных бассейнов стока, сбрасывающих загрязненный сток в проточные водоемы, будет соответственно увеличиваться. Одновременно с увеличением площади застраиваемой территории санитарно-гигиеническое состояние больших и малых речек, протекающих в пределах городской территории, ухудшается. Небольшие речки, расположенные в пределах застраиваемой территории, лишенныe естественных источников питания, превращаются в сточные канавы и их заключают в подземные трубы.

В составе проектов планировки и застройки городской территории, а также проектов реконструкции старых городов разрабатывают генеральную схему развития сети ливневой канализации. Для защиты открытых проточных водотоков от загрязнения намечают мероприятия для осветления поверхностного стока перед сбросом его в эти водотоки. Выбор мероприятий по защите городских водотоков от загрязнения должен быть экономически обоснован и технически оправдан. Он зависит от размеров площади застраиваемой территории, природных особенностей, а также от характера промышленных и других сооружений, размещаемых в пределах площади городской застройки. Для улучшения санитарно-технического состояния открытых водотоков, расположенных в пределах застроенной территории, предусматриваются:

а) переключение существующих выпусков сточных и промышленных вод в отводящий коллектор фекальной канализации (полураздельная сеть) с последующей очисткой загрязненного стока на очистных сооружениях;

б) локальная и кустовая очистка промышленных вод на территории промышленных предприятий;

в) мероприятия по предупреждению загрязнения поверхностных вод: хорошо организованная служба эксплуатации промышленных и автопарковых территорий, а также территорий нефтебаз и других загрязненных площадей;

г) очистка дна водоемов от наносов ила и грязи с заменой вынутого грунта песком.

При раздельной системе канализации, если по условиям сложившейся застройки невозможно проложить отводящий коллектор за пределы городской территории, а также по экономическим соображениям, осветление поверхностного стока производят на сооружениях, расположенных в пределах городской территории. В этом случае на устьевых участках отдельных коллекторов или объединенной их группы устраивают технические водоемы - отстойники. При централизованной системе очистки поверхностного стока сток из главных коллекторов отдельных бассейнов выпускают в береговые каналы, по которым загрязненный сток отводят на очистные сооружения, расположенные за пределами городской территории.

Более удобной в техническом и экономическом отношении следует считать комбинированную систему защиты проточных водотоков от загрязнения, разработанную с учетом местных особенностей застраиваемой территории. На менее загрязненных участках реки при вступлении ее на городскую территорию ограничиваются улучшением санитарно-гигиенических условий в реке, выполняя работы, перечисленные в пунктах а, б, в и г. Ниже этого участка с учетом местных особенностей территории устраивают сооружения для осветления поверхностного стока перед выпуском его в открытые городские водотоки. На нижнем участке течения реки, расположенном в пределах промышленной и коммунальной зон, устраивают централизованную систему защиты открытых водотоков с отводом загрязненного стока на очистные сооружения, расположенные за пределами городской территории. Границы отдельных зон при применении одинаковых решений будут зависеть от характера планировки и застройки территории. Основными типами рекомендуемых сооружений по осветлению поверхностного стока являются стационарные щитовые заграждения, располагаемые в прибрежной части русла реки (рис.15); пруды-отстойники (рис.16) и сооружения закрытого типа.



Рис. 56 Схема стационарного щитового заграждения: 1 - коллектор дождевой канализации; 2 - распределительная камера; 3 - подводящий трубопровод; 4 - плавающее бонное заграждение; 5 - железобетонный навес; 6 - щитовой затвор

Тип сооружения для осветления загрязненного стока принимают в зависимости от размеров водосборной площади бассейна, характера застройки и планировочных условий территории с учетом развития ливневой канализации. Стационарные щитовые заграждения устраивают непосредственно в русле реки вдоль ее берега, когда по условиям существующей застройки и другим особенностям территории устраивать другие типовые сооружения представляется возможным. Пруды-отстойники устраивают на устьевых участках водостоков. Очистные сооружения закрытого типа создают в пределах застроенной и благоустроенной территории при наличии бассейнов стока, имеющих площадь менее 300 га.



Рис. 57 Схема пруда-отстойника на сопряжении с водоемом: 1 - коллектор дождевой канализации; 2 - распределительная камера; 3 - отсек для задержания маслонефтепродуктов; 4 - водозаборный колодец; 5 - емкость для отстаивания маслонефтепродуктов; 6 - приемник маслонефтепродуктов; 7 - секция отстойника; 8 - полупогруженные щиты; 9 - разборная плотина; 10 - разделительная дамба; 11 - подъездная дорога

Принципы работы сооружений, устраиваемых для осветления загрязненного поверхностного стока

В задачу сооружений по осветлению поверхностного стока входит улавливание твердых продуктов и эфирорастворимых веществ, смываемых в ливневую сеть с дорожных и других покрытий, которые расположены в пределах застроенной территории.

Твердые частицы стока осаждаются в секциях отстойника. Эфирорастворимые вещества (остатки нефтепродуктов) улавливаются при помощи гидравлического затвора и фильтров доочистки, конструкции которых выполняют в зависимости от типов сооружений. В пределах больших озелененных площадей устраивают также пруды-отстойники, оборудованные водосбросными сооружениями с приспособлениями для улавливания остатков нефтепродуктов. Такие пруды-отстойники одновременно могут являться и емкостями для регулирования поверхностного стока. Пруды располагают на главных тальвегах бассейнов стока.

При эксплуатации сооружений, устраиваемых для осветления поверхностного стока, необходимо обеспечивать своевременное удаление с поверхности отдельных отсеков остатков задержанных нефтепродуктов, а из секций отстойной части сооружений - твердого осадка. Подъем твердого стока и погрузка его в автомобили производятся механическим путем, а съем с поверхности отдельных отсеков нефтепродуктов и слив их в емкости накопителя - при помощи поворотной щелевой трубы, смонтированной в сооружении.

При устройстве сооружения для очистки поверхностных вод необходимо выделить место для захоронения твердого стока, а также решить вопрос о способе утилизации задержанных нефтепродуктов. Без этого приступать к эксплуатации сооружения нельзя. Для захоронения твердого стока используют оставшиеся выработки карьеров или другие площади, сток с которых не будет поступать в открытые водотоки. Решение этой задачи в каждом отдельном случае будет зависеть от местных условий и должно быть согласовано с органами санитарного надзора. В том случае, если остатки нефтепродуктов не могут быть утилизированы, их сжигают в специальных печах или они подлежат глубокому захоронению.

Построенное сооружение оборудуют подъездными путями, которые должны обеспечивать хорошую работу эксплуатационного транспорта с выделением площадок для остановки пожарных машин. Для защиты от загрязнения окружающей территории и в противопожарных целях участок, выделенный для устройства очистных сооружений, ограждают зелеными насаждениями.

Вопросы для подготовки специалистов:

1.Дайте определение малого и полного круговорота воды в природе.

2.Дайте определение первого, второго и третьего случаев формирования поверхностного стока.

3.Назовите основные принципы расчета сети ливневой канализации.

4.Каковы основные конструктивные элементы водостоков?

5.Перечислите санитарно-технические мероприятия по защите водоёмов от загрязнений.

Электронный текст документа

5. ПОДГОТОВКА ТЕРРИТОРИИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

реконструкция застройка градостроительный планировка

При подготовке территории строительной площадки нередко возникает необходимость сноса старых строений или переноса линий связи и электропередач (ЛЭП), подземных коммуникаций и других сооружений, мешающих производству работ. Снос зданий и сооружений осуществляется разрушением механическим и взрывным способами или разборкой с использованием механизированного инструмента и оборудования. Перенос ЛЭП и других коммуникаций осуществляется в соответствии с ППР по согласованию и под наблюдением соответствующих организаций.

Законодательство об охране окружающей среды требует от строителей бережного отношения к природе и, в частности, сохранения древесной растительности и почвенного слоя в процессе выполнения земляных работ. При необходимости очистку строительной площадки от деревьев и кустарников можно осуществить деревовалами и кусторезами - специальным навесным оборудованием на базе трактора или бульдозером.

Растительный слой грунта на площади будущего земляного сооружения срезают автогрейдерами или бульдозерами, собирают в штабеля и в последующем используют для работ по озеленению и благоустройству территорий.

Строительные нормы разрешают при устройстве насыпей высотой более 1 м не удалять пни и растительный слой из их основания.

Разбивка сооружений и закрепление ее на местности является основой геодезического обеспечения земляных работ. Исходными материалами для разбивки служат стройгенплан, рабочие чертежи сооружения и разбивочные чертежи.

До начала земляных работ определяют положение сооружений на местности, используя геодезический план стройплощадки, составленный в единой системе координат. В процессе подготовки территорию строительной площадки разбивают на квадраты со сторонами 100-200 м, закрепляя вершины квадратов устройством реперов.

При перенесении проекта в "натуру" выполняют геодезические разбивочные работы основные и детальные. Основные включают определение и закрепление на местности главных и основных осей сооружений и зданий. Детальные работы обеспечивают закрепление конфигурации, размеров и высотных отметок элементов сооружений.

Главные оси - это взаимно перпендикулярные линии, относительно которых здание или сооружение симметрично. Их разбивают для сложных по очертанию и имеющих значительные размеры объектов. Основные оси определяют контур здания или сооружения в плане.

При возведении земляных сооружений проверяют геодезические данные по рабочим чертежам проекта, производят разбивку и закрепление в натуре контуров сооружения, нивелирование дневной поверхности в пределах контура сооружения, передачу разбивочных осей и отметок его элементов, периодические исполнительные съемки для подсчета объемов земляных работ и окончательную плановую и высотную исполнительную съемку законченного сооружения.

При планировке площадки на местности обозначают вершины квадратов, характерные промежуточные точки и проектные отметки в вершинах квадратов.

Разбивка выемок и насыпей значительной протяженности состоит в обозначении на местности разбивочными знаками (вехи, шаблоны и т.д.) осей сооружения, его размеров, величины откосов и т.п. Знаки располагают так, чтобы исключить их повреждение при производстве работ.

Для детальной разбивки осей зданий, обозначения контура котлованов и закрепления их на местности служит строительная обноска. Она может быть сплошной по всему периметру здания или прерывистой. Последняя удобнее, так как не затрудняет передвижение строительных машин и транспорта на объекте. Обноску разового пользования устраивают из деревянных стоек или инвентарную из металлических труб (рис.1). Устанавливается обноска с использованием геодезических инструментов параллельно основным осям (они показаны на рис.1 буквами А, В и цифрами I-IV), образующим внешний контур здания на расстоянии, обеспечивающем неизменность ее положения в процессе строительства. На обноске обозначаются оси здания и отметки, перенесенные с закрепленных на местности створных знаков и реперов.



Рис. 57 Элементы геодезической разбивки земляного сооружения: а - инвентарная металлическая стойка обноски; б - схема закрепления осей; в - схема расположения обноски; г - план разбивки котлована Разбивка зданий и сооружений проверяется и принимается по акту. В процессе строительства периодически производится контроль правильности положения обноски и разбивочных знаков

Водоотвод предназначен для предотвращения увлажнения грунта на строительной площадке и затопления выемок поверхностными водами.

Для защиты территории от поверхностных вод, поступающих с соседних повышенных участков, по границам строительной площадки устраивают нагорные (ловчие) канавы или обвалования.

С целью предупреждения затопления котлованов и траншей прилегающая к ним территория строительной площадки планируется с уклоном для организации стока дождевых и талых вод, а с нагорной стороны выемки устраивают оградительное обвалование или водоотводные канавы.

Размеры поперечного сечения и уклоны дна канав назначают с учетом притока воды и обеспечения не размывающих грунт скоростей движения воды.

При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт, чтобы обеспечить его разработку и предотвратить поступление грунтовых вод в котлован, траншею или подземную выработку на период выполнения в них строительных работ. Осушение грунта может быть проведено открытым водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод. Выбор способа осушения зависит от гидрогеологических условий строительной площадки, геометрических параметров выемки и характера производства работ.

Водоотлив представляет собой непосредственную откачку грунтовых вод из выемки. При разработке грунта дну (подошве) выемки придается небольшой уклон (0,2-0,5%) к устраиваемому в пониженной части выемки водосборному приямку (зумпфу). Приямки устраивают вне габаритов сооружений на расстоянии 3-10 м друг от друга и заглубляют на 1 м ниже основания сооружения (рис.2). Воду из приямков откачивают диафрагмовыми или центробежными насосами. Количество и рабочие параметры их выбирают в зависимости от притока воды. Открытый водоотлив применяют в грунтах со сравнительно небольшим коэффициентом фильтрации (до 1м/сут) и отсутствии ниже дна осушаемой выемки напорных грунтовых вод. Недостатком этого метода осушения является возможное разжижение грунта и вынос его частиц фильтрующейся водой.



Рис. 58 Открытый водоотлив: а - план котлована; б - поперечный разрез; 1 - водосборный колодец-зумпф; 2 - всасывающая труба; 3 - насос; 4 - канава

Искусственное понижение уровня грунтовых вод является более совершенным технологическим приемом осушения выемок, особенно в грунтах с коэффициентом фильтрации более 1м/сут. Понижение уровня обеспечивается путем непрерывной откачки воды из водоносного слоя до начала земляных работ и в период производства работ в выемке. Водопонижение может осуществляться тремя основными способами: легкими иглофильтровыми установками, эжекторными иглофильтровыми установками и системой скважин, оборудованных глубинными насосами.

Легкая иглофильтровая установка (ЛИУ) состоит из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Ряд иглофильтров погружают в грунт по периметру котлована или вдоль траншеи, и при работе насоса обеспечивается понижение уровня грунтовых вод на глубину до 5-6 м. Шаг между иглофильтрами зависит от гидрогеологических условий производства работ и требуемой глубины водопонижения. Легкие иглофильтровые установки применяют в песчаных грунтах при коэффициенте фильтрации от 2 до 5м/сут. При коэффициенте фильтрации от 0,01 до 2м/сут целесообразно применение установок вакуумного водопонижения (УВВ), обеспечивающих более интенсивное понижение уровня грунтовых вод.

Рис.59 Схема водопонижения установками ЛИУ: a - план котлована с расположением иглофильтров; 1 - коллектор; 2 - иглофильтр; 3 - водокольцевой вакуумный насос; 4 - водоупор; б - одноярусное расположение иглофильтров; в - двухъярусное расположение иглофильтров; г - схема иглофильтра; 1 - коллектор; 2 - гибкий соединительный рукав; 3 - надфильтровая труба; 4 - фильтровое перфорированное звено; 5 - фильтровая сетка; 6 - наконечник иглофильтра; д - схема движения воды при погружении иглофильтра; е - то же, при откачке грунтовой воды

В глинистых грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05м/сут эффективность водопонижения иглофильтрами можно повысить, используя электроосушение, основанное на явлении электроосмоса.

При глубине водопонижения более 5 м применяют многоярусное расположение легких иглофильтров или эжекторные иглофильтровые установки, обеспечивающие понижение уровня грунтовых вод до 20 м.

Расстояние между иглофильтрами (скважинами), зависящее от интенсивности притока воды, свойств грунта, глубины понижения и т.д., определяется расчетом или по номограммам.

Интенсивность притока воды к замкнутым иглофильтровым установкам может быть приближенно определена по формуле

(1)

где - коэффициент фильтрации грунта, м/сут; S - глубина понижения уровня грунтовых вод, м; H - мощность водоносного слоя, м; R - радиус влияния водопонижения иглофильтровой установки, м; r - приведенный радиус круга, площадь которого равна площади F котлована, ограждаемого иглофильтрами. Величины R и r вычисляют по формулам

и , (2)

Количество иглофильтров, погружаемых по периметру котлована,

, (3)

где a и b - длина и ширина котлована по верху; с - расстояние от бровки котлована до иглофильтра (0,5-1 м); - расстояние между иглофильтрами.

В случае необходимости водопонижения на глубину более 20 м применяют систему скважин, пробуренных по периметру выемки и оборудованных артезианскими насосами или трубчатыми колодцами с фильтрационными звеньями диаметром до 0,4 м. Колодцы оборудуют погружными насосами, опускаемыми вместе с двигателем в скважину ниже уровня воды. Глубинное водопонижение применяют в сложных гидрогеологических условиях, при глубоких выемках и интенсивном притоке воды.

Устройство выемок в водонасыщенных грунтах можно также производить под защитой ограждения из металлического шпунта, водонепроницаемой ледяной стенки, создаваемой искусственным замораживанием грунта, или тиксотропных противофильтрационных экранов.

Для изменения физико-механических свойств грунта при решении ряда инженерных задач в строительстве применяют искусственное закрепление (стабилизацию) грунтов. Закрепление может быть постоянным и временным. Постоянное закрепление грунтов и трещиноватых скальных пород выполняют для повышения их несущей способности, устойчивости или придания им водонепроницаемости. Такие работы производят при устройстве оснований вновь возводимых или усилении оснований реконструируемых зданий и сооружений.

Временное закрепление грунтов выполняют, как правило, при устройстве выемок в водонасыщенных грунтах на период производства работ. Применяют следующие основные способы закрепления: искусственное замораживание, силикатизацию, смолизацию, цементацию, битумизацию, термический и электрохимический.

Искусственное замораживание применяют для временного закрепления водонасыщенных неустойчивых грунтов без последующего изменения их физико-механических свойств. Его применяют чаще всего для закрепления выемки, разрабатываемой в обводненных мелкозернистых грунтах (плывунах). С этой целью по периметру выемки в грунт погружают замораживающие колонки, состоящие из соосно расположенных труб: внешней - замораживающей и внутренней - подающей. В пространстве между трубами циркулирует охлаждающий раствор (хлористый натрий и др.), поступающий от холодильной машины. В результате стационарного процесса теплообмена грунт в зоне колонки замерзает. Смежные зоны промерзания, увеличиваясь в диаметре, перекрывают друг друга, образуя льдогрунтовую стенку вокруг котлована. Расстояние между колонками зависит от гидрогеологических и температурных условий производства работ, глубины выемки и назначается в среднем от 1 до 3 м.

Рис. 60 Схема замораживания грунтов: а - план котлована с размещением замораживающих колонок; б - схема замораживающей колонки; 1 - замораживающая колонка; 2 - мерзлый грунт; 3 - талый грунт; 4 - водоупор; 5 - холодильная машина

По завершении всех строительно-монтажных работ в выемке осуществляют размораживание грунта искусственным или естественным путем.

Закрепление грунта силикатизацией производят одно- и двухрастворным способом. Оно эффективно при закреплении песчаных и лессовых грунтов. Сущность способа заключается в стабильном изменении физико-механических свойств грунта в результате химической реакции растворов, закачиваемых через инъекторы в поры грунта.

Способ смолизации заключается в нагнетании в грунт через инъекторы гелеобразующей смеси, состоящей из карбамидной смолы и растворов соляной кислоты, аммиака, хлористого аммония и др. Применяется для закрепления мелких песков - сухих и водонасыщенных.

Цементация служит для закрепления трещиноватых скальных и крупнообломочных пород, средне- и крупнозернистых песков. Сущность способа состоит в нагнетании под давлением тампонажных цементных растворов через инъекторы, установленные в пробуренные скважины.

Горячая битумизация используется как вспомогательный способ при цементации сильно трещиноватых скальных пород и больших скоростях фильтрации. Нагнетание горячего битума производят под давлением до 8,0 МПа через смонтированные в скважинах инъекторы, имеющие электрообогрев. Битум растекается из инъекторов в трещины и поры грунта, а остывая, тампонирует их.

Термическое закрепление лессовых грунтов происходит в результате обжига раскаленными газами, нагнетаемыми через скважину в поры грунта. Газы образуются при сжигании жидкого или газообразного топлива, подаваемого вместе с подогретым воздухом через жаропрочные трубы в скважину. Глубина скважины и радиус воздействия термического закрепления определяются расчетом.

Электрический и электрохимический способы основаны на явлении электроосмоса и применяются для глинистых и илистых грунтов.

Под продолжительным воздействием электрического тока грунт изменяет свойства - становится более плотным, теряет способность к пучению.

Временное крепление стенок выемок, защита откосов и уплотнение грунтов

При устройстве котлованов и траншей в стесненных условиях городской застройки, на территории действующих предприятий и в других случаях, когда не представляется возможным разрабатывать выемку с откосами, ее устраивают с вертикальными стенками.

В зависимости от вида и состояния грунта СНиП устанавливает допустимую глубину выемок с вертикальными стенками для песчаных грунтов 1 м и для глинистых до 1,5 м. При большей глубине возникает необходимость временного крепления вертикальных стенок, чтобы избежать их обрушения.

Устройство крепления вертикальных стенок выемок требует значительных трудозатрат и усложняет как разработку грунта, так и выполнение строительно-монтажных работ в траншее или котловане, поэтому устройство выемки с вертикальными стенками, способ и тип крепления должны иметь технико-экономическое обоснование и применяться, когда невозможно выполнить откосы или прокладку подземных коммуникаций другими способами.

Выемки, разрабатываемые в сложных гидрогеологических условиях, крепят сплошным ограждением из деревянного или металлического шпунта, который забивают по периметру выемки до начала разработки грунта.

В зависимости от условий производства работ и назначения выемки применяют различные типы крепления стенок (рис.5). Крепление распорного (горизонтально-рамного) типа наиболее простое в исполнении и применяется, как правило, при устройстве траншей глубиной до 4 м в сухих или незначительной влажности грунтах.



Рис. 61 Схемы крепления вертикальных стенок выемок: а - стоечно-распорное; б - консольное; в - консольно-распорное; г - анкерное; д - подкосное; 1 - щиты (доски); 2 - стойка; 3 - распорка

Крепление консольного типа состоит из стоек - свай, защемленных нижней частью в грунте на 2-3,5 м глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов (досок, брусьев), непосредственно воспринимающих давление грунта. Крепление консольного типа целесообразно при глубине выемки до 5 м.

В траншеях значительной глубины используют консольно-распорное крепление, отличающееся от консольного тем, что между стойками перпендикулярно оси траншеи устанавливаются распорки. В результате снижается изгибающий момент, воспринимаемый стойкой.

Для крепления стенок глубоких котлованов и траншей большой ширины, когда установка распорок затруднена, устраивают консольно-анкерное крепление.

При отрывке котлованов может применяться подкосное крепление вертикальных стенок. Оно состоит из щитов или досок, прижатых к грунту стойками, установленными на дно котлована и раскрепленными подкосами и упорами. Использование этого крепления ограниченно, так как подкосы и упоры, расположенные в котловане, мешают производству работ.

Крепление вертикальных стенок траншей глубиной до 3 м следует выполнять из индустриальных конструкций. В практике строительства инженерных коммуникаций используются трубчатые распорные, шарнирно-винтовые, объемные крепления и др. ^ В состав их входят инвентарные деревянные щиты, металлические стойки и телескопические распорки, позволяющие легко изменять габариты крепления в зависимости от размеров траншей. Объемное крепление представляет собой пространственную конструкцию, предварительно полностью собранную и устанавливаемую краном в траншею. Оно может по мере надобности переставляться по фронту работ. Индустриальные конструкции крепления имеют небольшую массу и малую трудоемкость при монтаже и демонтаже.

Тип крепления вертикальных стенок выемок определяется проектом производства работ на основе анализа технико-экономических показателей вариантов. Крепление должно быть индустриальным, надежно обеспечивать безопасность производства работ, не стеснять рабочее место, выполняться с минимальными материалоемкостью и трудозатратами.

Защита откосов постоянных выемок и насыпей от размыва поверхностным стоком атмосферных осадков осуществляется тщательной планировкой поверхности откосов с последующим их укреплением.

Укрепление откосов может производиться сплошной укладкой дерна, или укладкой его в клетку, т.е. пересекающимися полосами, промежутки между ними засыпают растительным грунтом с посевом многолетних трав. В местах концентрации стока (сопряжение насыпи с мостами, путепроводами и т.д.) откосы могут защищаться бетонными или железобетонными плитами и устройством водоотводных лотков.

Необходимость уплотнения грунтов возникает при возведении постоянных земляных сооружений, планировке площадок, обратной засыпке траншей и пазух котлованов, подсыпке под полы промышленных зданий и т.д.

В результате уплотнения грунта увеличиваются его плотность, модуль деформации, сопротивление сдвигу, водонепроницаемость и существенно уменьшаются осадки грунта в процессе эксплуатации сооружений.

Уплотнение грунта производится послойно механизированным способом. Толщина слоя зависит от вида грунта и типа грунтоуплотняющих средств. Наиболее эффективно уплотнять связные грунты укаткой и трамбованием, а несвязные - вибрационным и комбинированным воздействием (виброукаткой, вибротрамбованием и т.д.).

Укатку производят катками с гладкими вальцами, кулачковыми и пневмоколесными катками. Прицепные, полуприцепные и самоходные пневмоколесные катки широко используются для уплотнения различных грунтов слоями небольшой толщины (до 0,6 м).

Для уплотнения трамбованием используют трамбующие плиты, подвешенные к стреле экскаватора, различные трамбующие машины и механические трамбовки. Этим способом уплотняют, как правило, связные грунты. Уплотнение достигается многократными ударами трамбующей плиты или башмака по слою отсыпанного грунта. Трамбующие плиты и машины используют для уплотнения грунта в насыпях при максимальной толщине слоя до 0,8-1,5 м. Механическими трамбовками уплотняют грунт толщиной слоя до 0,5 м в непосредственной близи подземных коммуникаций и конструкций, в труднодоступных местах и стесненных условиях при обратной засыпке пазух, подсыпке под полы и т.д. Самоходные вибротрамбовки могут уплотнять как связные, так и несвязные грунты.

Вибрационным способом целесообразно уплотнять несвязные грунты, в которых вибрация вызывает резкое снижение сил внутреннего трения между частицами грунта.

Для уплотнения грунтов этим способом применяют виброплиты прицепные, самопередвигающиеся и подвесные. Толщина уплотняемого слоя от 0,6 до 2,0 м в зависимости от массы виброплиты, частоты и амплитуды колебаний.

С целью повышения эффективности уплотнения грунтов используют комбинированные воздействия: укатки и вибрации (виброкатки), удара и вибрации (вибротрамбовки) или увлажнения и вибрации для глубинного уплотнения (гидровибрационные установки).

Интенсивность процесса и степень уплотнения грунтов в значительной мере зависят от его влажности. Оптимальная влажность грунта - это влажность, при которой максимальная плотность грунта достигается с наименьшими энергозатратами. Она составляет для несвязных грунтов 8-12% и для связных- 19-23%.

В процессе производства работ контролируют степень уплотнения грунта. Контроль плотности может осуществляться определением объемной массы грунта в пробах, взятых из возводимой насыпи, плотномерами, погруженными в грунт, и другими приборами с использованием радиоизлучений, ультразвука и др.

6. ДОЖДЕВАЯ КАНАЛИЗАЦИОННАЯ СЕТЬ

Назначение и классификация систем дождевого водоотведения

Дождевые и талые воды в определенных случаях могут вызвать затопление территории, подвалов, нарушение нормального движения транспорта, подъем уровня грунтовых вод. Для их сбора, транспортировки и сброса в водоемы или на пониженные участки местности устраивается система дождевого водоотведения (дождевая канализация).

Одним из важных мероприятий по охране окружающей среды является очистка поверхностного стока (дождевых и талых вод) с загрязненных территорий населенных мест и производственных объектов. В этом случае также возникает необходимость в создании системы дождевого водоотведения.

Дождевая канализационная сеть может быть использована и для отведения незагрязненных (условно чистых) сточных вод. На объектах Министерства обороны это в основном сточные воды от охлаждения оборудования и аппаратуры. В систему дождевого водоотведения иногда спускают дренажные воды, образующиеся при водопонижении и осушении территории.

Система дождевого водоотведения может быть открытого, закрытого и смешанного типов. Открытая система представляет собой комплекс канав, кюветов, лотков и выпусков упрощенных конструкций, создаваемых при решении вопросов наружного благоустройства объектов. Закрытая система включает в себя колодцы-дождеприемники, сеть подземных канализационных трубопроводов с колодцами различного назначения и выпуски дождевых вод в водоемы или на пониженные участки местности. При очистке дождевого стока эта система дополняется регулирующими резервуарами и очистными устройствами, если предусматривается отдельная очистка. Смешанная система представляет собой сочетание открытой и закрытой систем.

Закономерности выпадения дождей

Конструктивные параметры и режим работы системы дождевого водоотведения определяются закономерностями выпадения осадков (прежде всего дождей) в конкретном географическом пункте. Расходы талых вод, как правило, меньше расходов дождевых вод.

Дожди характеризуются количеством выпадающих дождевых осадков, интенсивностью, продолжительностью и повторяемостью.

О количестве дождевых осадков судят по слою в миллиметрах (мм) и по объему в литрах на гектар (л/га).

Интенсивность дождей характеризуется количеством выпадающей дождевой воды в единицу времени. Различают следующие интенсивности дождя:

по слою

,

где:

h - количество дождевых осадков по слою, мм;

t - время дождя, мин;

по объему

,

где:

V - объем выпавших дождевых осадков, л/га;

t - продолжительность дождя, с.

Дожди различной интенсивности имеют разную повторяемость: сильные выпадают реже, слабые - чаще. Повторяемость определяют как частное от деления общего количества всех выпавших дождей определенной интенсивности за возможно более длительный период наблюдений (не менее 25 лет) на продолжительность этого периода в годах.

Закономерности выпадения дождей изучаются на метеостанциях с помощью простых и самопишущих поплавковых дождемеров - плювиографов.

Простой дождемер (осадкомер) представляет собой цилиндрический сосуд площадью 200 см, установленный на подставке высотой 2 м. Для предотвращения уноса осадков при ветре сосуд окружен коническим кожухом из изогнутых пластин. Простой дождемер позволяет регистрировать лишь количество выпавших осадков по высоте слоя за время одного дождя, за сутки и другие промежутки времени. Этого показателя для правильного проектирования системы водоотведения недостаточно.