КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ДРЕНАЖЕЙ

8.6. Рекомендуется применять следующие типы дренажных систем: из сборных полимербетонных плит, из железобетонных дырчатых плит, отверстия которых заполнены пористым полимербетоном¹, и из монолитного полимербетона.

¹ Следует применять в экспериментальном порядке.

8.7. Дренаж из полимербетонных плит (черт. 26) состоит из опорных стенок, смонтированных перпендикулярно сборному каналу фильтра, на которые уложены полимербетонные плиты. Фильтрующая загрузка находится непосредственно на плитах. На входах в дренажные каналы установлены патрубки большого сопротивления с диафрагмами и отражателями. Для повышения надежности стыковых соединений торцы плит выполнены со скосами в верхней части под углом 45-60°; треугольные пазы между плитами заполняются полимербетонной смесью того же состава, что и полимербетонные плиты (черт. 26, узел А) .

Черт. 26. Дренаж из полимербетонных плит

1 - опорные стенки; 2 - сборный канал; 3 - полимербетонные плиты; 4 - фильтрующая загрузка; 5 - патрубки; 6 - отражатели ; 7 - стыки плит (а - 20-30 мм)

8.8. Дренаж с железобетонными дырчатыми плитами (черт. 27) состоит из опор (горизонтальных балок или вертикальных столбиков), дырчатых плит, поверх которых засыпана фильтрующая загрузка. В стенке сборного канала установлены патрубки с отражателями.

Черт. 27. Дренаж из дырчатых плит с пористым полимербетоном

1 - опорные стенки; 2 - дырчатые плиты; 3 - фильтрующая загрузка; 4 - сборный канал; 5 - патрубки; 6 - отражатели

Дренажная железобетонная плита (черт. 28) имеет отверстия, заполненные пористым полимербетоном. Сверху она покрыта слоем пористого полимербетона. Плиты монтируются на опорах. Отверстия в плитах для предотвращения отрыва полимербетона от железобетона следует выполнять сужающимися кверху. Боковые торцы плит должны быть скошены для упрощения заделки стыков после монтажа плит.

Черт. 28. Дренажная плита

1 - железобетонная плита; 2 - отверстия, заполненные полимербетоном; 3 - слой полимербетона; 4 - опора плиты

8.9. Дренаж из монолитного полимербетона (черт. 29) представляет собой сплошную полимербетонную плиту, изготовляемую непосредственно в фильтре. Дренаж состоит из следующих основных частей: опорной системы, включающей вертикальные стенки и уложенные на них горизонтально железобетонные колосники; пористого слоя из полимербетона; деталей крепления, включающих анкерную арматуру и удерживающие пластины.

Черт. 29. Дренаж из монолитного полимербетона

1 - опорные стенки; 2 - полимербетонная плита; 3 - железобетонные колосники; 4 - анкерная арматура; 5 - стальные удерживающие пластины; 5 - дренажный канал; 7 - патрубки; 8 - сборный канал; а - 3-6 мм

8.10. При водовоздушной промывке на дне фильтра крепят дырчатые воздухораспределительные трубы. Общий трубопровод подачи воздуха следует располагать выше воздухораспределительных труб.

8.11. При использовании дренажа из отдельных плит, размеры которых в плане принимают конструктивно, исходя из условия размещения в ячейке фильтра:

для полимербетонных плит - рекомендуемая ширина (перпен­ди­кулярно опорам) 250-350 мм, длина 500-600 мм;

для дырчатых плит - ширина и длина равны 400-900 мм. При этом ширина плит должна быть на 5-10 мм менее расстояния между осями опор.

Толщина полимербетонной плиты должна быть не менее 40 мм. Плиту следует проверять расчетом на прочность (см. п. 8.17). Толщину слоя полимербетона над плитой надлежит принимать 15-25 мм.

Шаг отверстий в дырчатых плитах должен быть не более 150 мм, диаметры отверстий - не менее 25 мм. При этом разницу в диаметрах отверстия в верхнем и нижнем сечениях плиты следует принимать не менее 2-3 мм. Размеры отверстий уточняются гидравлическим расчетом (см. пп. 8.16 и 8.41).

8.12. При использовании дренажа из монолитного полимербетона высота опорных стенок должна составлять 250-300 мм, толщина - 80-120 мм, шаг (в осях) - 600 мм, длина патрубков - 70-150 мм, длина выступающей в дренажный канал части патрубков - до 300 мм, толщина слоя полимербетона - 40-50 мм.

Длина колосников должна быть кратной расстоянию между осями опорных стенок, высота - 70-80 мм, ширина - 70-120 мм; арматура колосников - двойная, диаметром 4-6 мм и мощностью не менее 0,5 %.

Ширина зазоров между колосниками - 3-6 мм.

Шаг анкерной арматуры - 250-300 мм, диаметр ее - 6-8 мм. Длина стальных удерживающих пластин - соответственно шагу анкерной арматуры; ширина пластин - 70-100 мм, их толщина - 4-6 мм.

Толщина основания дренажа - 50 мм, арматура основания дренажа должна выполняться в виде сетки размером 200 ´ 200 мм из прутков диаметром 6-8 мм.

При применении монолитного дренажа необходимо производить расчет опорных колосников на изгиб по общепринятой методике расчета железобетонных балок, анкерной арматуры - на растяжение по максимальной нагрузке снизу при промывке (см. п. 8.17).

8.13. Расстояние от дна фильтра до низа плит принимают конструктивно, исходя из размещения патрубков в стенке сборного канала. При этом скорости, м/с, при промывке в начале поддона должны быть не более:

0,4 - при применении полимербетонных плит;

0,5 - " " дырчатых " .

8.14. Число и диаметр патрубков в стенках сборного канала назначают конструктивно. При этом должны быть выдержаны следующие диапазоны скоростей воды при промывке: в начале сборного канала - n_к до 1,2 м/с, в патрубках - n_п = 1,8-2,0 м/с.

8.15. Равномерное распределение промывной воды по площади (90-95 %) обеспечивается в фильтрах с полимербетонными плитами потерями напора в патрубках h_п, которые должны быть не менее 2-3 м, с дырчатыми плитами - потерями напора в плитах h_пл, м, вычисляемыми по формуле

, (22)

где z - коэффициент сопротивления патрубка (в варианте дренажа с дырчатыми плитами z = 1,5-2,0);

g - ускорение свободного падения, м/с².

При этом потери напора в дырчатых плитах должны составлять не менее 40-50 % потерь напора в полностью расширенной загрузке h_з, м, которые определяют по формуле

h_З = (r_З - 1) (1 - m_o) H_o , (23)

где r_з - относительная плотность частиц фильтрующей загрузки;

m_о - пористость загрузки;

Н_о - высота слоя загрузки, м.

8.16. В выходном сечении патрубков в конструкции с полимербетонными плитами устанавливают диафрагмы, диаметр отверстий которых d_Д, рассчитывают по формуле

, (24)

где W_пр - расчетная интенсивность промывки фильтра, см/с;

l_к, L_к - шаг дренажных каналов в осях и их длина, см;

m - коэффициент расхода патрубка с диафрагмой;

h_п - потребная потеря напора в патрубке, см.

Диаметр отверстий дырчатых плит d_o, см, определяют по формуле

, (25)

где l_о - шаг отверстий в осях, см;

k - коэффициент в вышеуказанной зависимости, с²×см^d-4;

H₁ - толщина железобетонной плиты, см;

n - кинематическая вязкость воды, см/с (можно принимать n = 0,01 см²/с);

h_пл - потребная потеря напора в плите (см. п. 8.15);

d - показатель степени зависимости потерь напора в полимер-бетоне от скорости движения воды.

Показатель степени d и коэффициент k определяют путем гидравлических испытаний образцов полимербетона. При отсутствии данных испытаний можно принимать d = 1,67, а коэффициент k задается в зависимости от эквивалентного диаметра зерен полимербетона d_э:

8.17. Плиты и опоры дренажа проверяют на прочность двумя расчетными нагрузками:

1) равномерно распределенной сверху, образующейся от веса мокрой загрузки (фильтр водой не заполнен);

2) равномерно распределенной снизу, образующейся во время промывки.

Нагрузка сверху G, МПа, определяется по формуле

G = 0,01 H_o [r_з (1 - m_о) + m_о] . (26)

Нагрузка снизу определяется перепадом давлений до и после дренажных плит при промывке. Расчет несущей способности железобетонных плит и опор производится по действующим строительным нормам и правилам. Несущая способность полимербетонных плит от нагрузки сверху проверяется по формуле

, (27)

где R_p.н - нормативная прочность полимербетона на растяжение при изгибе, определяемая по результатам испытаний плит или по паспортным данным, МПа;

b - ширина опорных стенок, см;

H₂ - толщина полимербетонной плиты, см;

К_п - коэффициент перегрузки (К_п = 1,1);

К_б - коэффициент безопасности (К_б = 1,4);

К_в - коэффициент возможного снижения прочности полимербетона во времени (К_в = 1,5- 2,0);

К_у - коэффициент условий работы (К_у = 0,8).

8.18. Отражатели (круглые или прямоугольные) должны иметь размер, примерно равный диаметру патрубка. Отражатели устанавливают на расстоянии 1-2 диаметров патрубка от его выходного сечения.

8.19. При водовоздушной промывке фильтров в нижней части воздухораспределительных труб следует располагать отверстия диаметром 3-5 мм, размещенные в два ряда в шахматном порядке под углом 45^о к вертикали. Расстояния между отверстиями принимаются равными 100-200 мм.

Скорость выхода воздуха из отверстий принимается равной 40-50 м/с. Диаметры воздухораспределительных и подводящих труб определяются в соответствии со СНиП 2.04.02-84. Напор на выходе воздуха из отверстий h_о, м, рассчитывается по формуле

h_o = H_в + 4h_пл + h_з , (28)

где Н_в - высота слоя воды над отверстиями при промывке, м;

h_пл - потери напора в плитах при промывке водой с расчетной интенсивностью, м;

h_з - потеря напора в загрузке, м, определяемая по формуле (23).

8.20. Сборный канал фильтра должен быть снабжен стояками для выпуска воздуха.

8.21. Опорожнение фильтра следует предусматривать через сборный канал и спускную трубу диаметром 100-200 мм.