Подбор фракций в обратном фильтре дренажа по методу Истоминой

В этой статье хотелось бы обзорно составить представление о принципах работы дренажа и методах подбора фракций. Заметка будет полезна, прежде всего, для заказчиков, далеких от дренажных работ и поможет не «обжечься», работая со строителями, которые освоили механику «засыпки трубы щебенкой и песком» и предлагают свои услуги всем желающим.

Принцип работы дренажа

Давайте разберемся: что заставляет воду пройти путь из грунта в трубу? Если упрощать, то вода идет туда, где встречает меньшее сопротивление. Больше гранулы засыпки больше ->  больше объем пустот между ними -> меньшее сопротивление - жидкость и проходит из грунта в обсыпку.

В чем же состоит метод?

Фракции засыпок подбираются на основе значений коэффициентов неоднородности и межслойного коэффициента. Если межслойный коэффициент не превышает определенных значений (14-19), то будет обеспечиваться не только отток воды, но и не будет происходить выноса частиц одной фракции в пустоты между гранулами другой.

Возьмем в качестве примера водонасыщеный глинистый грунт.

По методу В.С, Истоминой, при его осушении применяется трёхслойный фракционный фильтр:

Из глины, сложенной из мелких частиц размером 0,001-0,01 мм, вода поступает в песок мытый среднезернистый с частицами 1,5 – 2 мм, из него - в песок мытый крупнозернистый с крупностью 2,5- 3 мм, далее - в щебень фракции 5-10 мм, а уже из щебня в свободное пространство трубы. 

Фильтр для пристенного дренажа в суглинке из альбома стандартных решений Мосинжпроекта:

Зачем же такие сложности? Почему не засыпать в траншею щебня или хотя бы щебень + 1 вид песка?

Очень важный момент: нужно предотвратить вынос водой мелких частиц осушаемого грунта и засорение этими частицами трубы. Нужно не допустить заиливание (кольматацию) системы.

Часто, не имеющие понимания мастера сооружают системы на подобии «засыпал всю траншею щебнем, снизу положил трубу» или «уложил геотекстиль, внутрь засыпал щебень и трубу, присыпал грунтом». Как не сложно догадаться, частицы грунта и мусора проникают в пустоты между гранулами щебня и быстро засоряют систему, а геотекстиль быстро заиливается и система перестает работать.

То есть правильный дренаж обеспечивает не только отток воды, но и защищен от заиливания.

Методика В.С. Истоминой обеспечивает соблюдение этих требований. 

Вернемся к примеру с обратным фильтром в глинистом грунте: если с глиной будет контактировать сразу второй слой обратного фильтра (крупный песок), скорее всего, будет вынос частиц глины в пустоты между гранулами песка - система будет быстро заиливаться. Аналогично, если к крупному песку будет прилегать слой щебня фракции 20х40, то песок будет вымываться в пустоты между гранулами щебня.

Любая система требует обслуживания

Справедливо будет сказать, что даже самый «правильный» дренаж подвержен медленному заиливанию. В любом грунте, за исключением редких в наших краях гравелистых песков, содержатся очень мелкие частицы, часть которых проходит даже фильтр из среднего песка и попадает в систему. Для их удаления в системе устраивают ревизионные колодцы, чтобы с какой-то периодичностью (7-12 лет) иметь возможность промывать трубы от ила.

Современный подход

в связи со сложностью строительства дренажных систем по методу Истоминой в настоящее время применяют фракционные фильтры с геотекстилем.

При применении геотекстиля смягчаются правила подбора фракций, но усиливаются требования к содержанию в фильтрующих фракциях мелкодисперсных частиц, способных закольматировать геоткань. Материалы фракционного фильтра не должны содержать частиц  диаметром менее 0.1 мм и более 3% по весу. Подбробнее об особенностях применения геосинтетики можно прочитать в этой статье.

Пример работ

заложение дренажа участка в песчаном грунте. Согласно этому методу, применяется двуслойный фильтр из мытого щебня фракции 4-8 мм и крупного мытого песка 2,5-3 мм. Осушаемый грунт сложен из песка мелкого с модулем крупности 1 мм.