Глубинный дренаж — инженерная система, предназначенная для понижения уровня грунтовых вод и осушения толщи грунта на глубину до 3-6 м. В отличие от поверхностного дренажа (лотки, канавы), который перехватывает дождевые и талые воды с поверхности, глубинный дренаж работает с подземными водами и требует точного гидрогеологического расчёта. Согласно СП 250.1325800.2016, устройство глубинного дренажа обязательно при заложении фундаментов ниже уровня грунтовых вод, а также на территориях с высоким стоянием верховодки, угрожающим устойчивости сооружений. В статье рассмотрены методика расчёта, конструктивные схемы и технология устройства глубинного дренажа для различных гидрогеологических условий.
1. Конструктивные схемы глубинного дренажа
Систематический дренаж (площадной)
Дрены-осушители укладываются с заданным шагом по всей осушаемой площади. Шаг дрен зависит от коэффициента фильтрации грунта и требуемой глубины понижения УГВ:
| Тип грунта | Коэффициент фильтрации k, м/сут | Шаг дрен, м (при норме осушения 1,5 м) | Шаг дрен, м (при норме осушения 3,0 м) |
|---|---|---|---|
| Песок крупный, гравелистый | 10-50 | 20-30 | 15-25 |
| Песок средний | 1-10 | 12-20 | 8-15 |
| Песок мелкий, пылеватый | 0,1-1 | 6-12 | 4-8 |
| Супесь | 0,01-0,1 | 4-8 | 2-5 (экономически неэффективно; лучше пластовый дренаж) |
Кольцевой дренаж (контурный)
Дрены укладываются по периметру защищаемого сооружения на глубине подошвы фундамента. Эффективно перехватывает поток грунтовых вод, подходящий к сооружению сбоку. Применяется для защиты отдельных зданий (подвалы, цокольные этажи). Расстояние от фундамента — 1,5-3,0 м. Глубина — на 0,3-0,5 м ниже пола подвала.
Лучевой дренаж
Горизонтальные дрены-лучи отходят от водосборного колодца (шахты) в радиальных направлениях. Применяется для осушения больших территорий (стадионы, промплощадки). Лучи бурятся из шахты колодца горизонтально-наклонным бурением, что исключает необходимость вскрытия поверхности (актуально для действующих объектов).
2. Гидрогеологический расчёт глубинного дренажа
Расчёт притока к систематическому дренажу
Установившийся приток грунтовых вод q (м³/сут на 1 п.м. дрены) для систематического дренажа определяется по формуле Роте (для дрен на водоупоре):
q = (k × H × S) / (L / 2)
где k — коэффициент фильтрации грунта (м/сут); H — мощность водоносного горизонта над дреной (м); S — требуемое понижение УГВ между дренами (м); L — расстояние между дренами (м).
Пример: супесь, k=0,05 м/сут; H=2,0 м; S=1,5 м (осушить до глубины 1,5 м от поверхности); L=6 м. q = 0,05 × 2,0 × 1,5 / 3 = 0,05 м³/сут на 1 п.м. На дрену длиной 50 м: Q = 0,05 × 50 = 2,5 м³/сут. Дрена DN110 с i=0,005 пропускает до 12 м³/сут — запас 4,8×.
Проверка: не приведёт ли дренаж к осадке сооружений
При понижении УГВ происходит уплотнение грунта за счёт снятия взвешивающего действия воды. Дополнительная осадка Δh (мм) определяется по формуле: Δh = Δσ × Hсж / E, где Δσ — изменение эффективного напряжения в грунте (кПа) при снятии взвешивания; Hсж — мощность сжимаемой толщи (м); E — модуль деформации грунта (кПа). Для глинистых грунтов дополнительная осадка может достигать 20-50 мм, что для зданий с жёсткой конструктивной схемой допустимо; для гибких фундаментов — требует расчёта и, возможно, усиления основания.
3. Конструктивные требования к глубинному дренажу
| Параметр | Значение | Обоснование |
|---|---|---|
| Минимальный диаметр дрен | DN110 для осушения; DN160 для коллектора | СП 250.1325800.2016, п. 6.3.2 |
| Минимальный уклон дрен | 0,003 (DN110); 0,002 (DN160+) | СП 32.13330.2018, п. 5.4.1 |
| Максимальная длина дрены между колодцами | 50 м (DN110); 80 м (DN160) | СП 250.1325800.2016, п. 6.3.5 — из условия прочистки |
| Глубина заложения дрен | Ниже глубины промерзания (1,4-2,0 м для ЦФО), но не менее требуемой глубины осушения | СП 250.1325800.2016, п. 6.2.4 |
| Перфорация труб | Щелевая, круговая, площадь отверстий ≥20 см²/п.м. | ГОСТ Р 55072-2012 |
Нормативная база
- СП 250.1325800.2016 «Защита от подземных вод»
- СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети»
- ГОСТ Р 55072-2012 «Трубы дренажные гофрированные»
- Пособие по проектированию дренажа зданий и сооружений (Москомархитектура, 2002)