Комбинированный противофильтрационный экран

Авторы патента:


Комбинированный противофильтрационный экран
Комбинированный противофильтрационный экран

 


Владельцы патента RU 2579482:

Баев Олег Андреевич (RU)

Изобретение относится к области гидротехнического, природоохранного и гражданского строительства и может быть использовано при создании противофильтрационных устройств (из геосинтетических материалов) в основаниях, предпочтительно, на оросительных каналах, водоемах и накопителях отходов. Комбинированный противофильтрационный экран включает полимерное полотно (полимерную высокопрочную геомембрану, изготовленную из высокого первичного сырья, состоящую из полиэтилена низкого давления высокой плотности, с содержанием сажи не более 1,0-1,5%, толщиной 0,4 мм, с поверхностной плотностью >0,96 г/см3), подстилающий и защитный слой. Полимерная геомембрана 1 уложена на песчаное подготовленное основание 9 толщиной 0,2-0,3 м, и выполнен дренажный слой из глауконитового песка 10 толщиной 0,3-0,4 м, с покрытием из тканого геотекстиля 2 высокой плотности, 1000-1200 г/м2. Поверх тканого геотекстиля 2 устроено защитное покрытие 7: на накопителях отходов - из каменной наброски или щебня, толщиной 0,3-0,4 м; на оросительных каналах - из бетона, толщиной 0,1-0,15 м; на водоемах - из грунта, толщиной 0,5 м. Обеспечивается повышенная долговечность и водонепроницаемость противофильтрационного экрана. Применение комбинированного противофильтрационного экрана на оросительных каналах и водоемах позволяет экономить водные ресурсы на 20-30% за счет исключения фильтрации, а также создавать более благоприятную экологическую обстановку на накопителях отходов. Прогнозный срок службы комбинированных противофильтрационных экранов с применением геосинтетических материалов составляет более 100 лет. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области гидротехнического, природоохранного и гражданского строительства и может быть использовано при создании противофильтрационных устройств (из геосинтетических материалов) в основаниях, предпочтительно, на оросительных каналах, водоемах и накопителях отходов.

Известен комбинированный противофильтрационный экран (патент RU №2016162, опубл. от 15.07.1994), включающий полимерное полотно, подстилающий и защитный слой из грунта.

Недостатком данного технического решения является то, что подстилающий слой экрана выполнен из полиэтиленовой пленки, характеризующейся большой повреждаемостью при ее укладке, а также при эксплуатации сооружения, и повреждаемости от других (природных) факторов: корней растений, грызунов, кротов.

Известен противофильтрационный грунтовый глиняный экран (патент на полезную модель №78226, опубл. 20.11.2008), включающий слой глины, выполненный с приповерхностной зоной, упроченной щебнем или гравием, а также защитный слой грунта, выполненный из супесчаного (или несвязного) грунта.

Недостатком данного технического решения является высокая водопроницаемость при образовании трещин в глине, а также большие объемы земляных работ при создании такого экрана. Кроме того, вышеприведенный аналог характеризуется рядом существенных недостатков:

- большая трудоемкость при создании экрана, за счет большого объема земляных работ;

- низкие показатели технической эффективности и эксплуатационной надежности (небольшой срок службы, высокий коэффициент фильтрации и другие).

Известен способ и устройство создания противофильтрационного покрытия оросительных каналов (патент RU №2408761, МПК Е02В 3/16, Е02В 5/02, опубл. 10.01.2011), в котором по периметру канала укладывают двухслойное покрытие, в полость между слоями которого через горловину закачивают бетон.

Недостатком данного способа является то, что бетон трудно закачивать через горловины, и при закачивании само покрытие будет сползать и смещаться по откосу. Также возможны порывы в покрытии, неполное или неравномерное заполнение полости бетоном по длине.

Известен способ создания противофильтрационного экрана с геомембраной из полимерного материала (патент RU, №2374386, МПК Е02В 3/16, опубл. от 27.11.2009), включающий подготовку грунтового основания, укладку на него водонепроницаемой геомембраны, состоящей из герметично соединенных между собой полотнищ полимерного материала, устройство компенсаторов деформаций геомембраны со стыковым соединением полотнищ в местах устройства компенсаторов и перекрытием стыков снизу и сверху полосами материала, отличающегося от материала геомембраны, устройство защитного слоя экрана из грунта или иных материалов.

Недостатком данного способа является низкая эксплуатационная надежность вследствие размыва и сползания защитного слоя противофильтрационного экрана из грунтовых материалов, а также большая вероятность повреждения полимерной геомембраны как при ее укладке, так и при эксплуатации сооружения. Кроме того, данное покрытие характеризуется низкими противофильтрационными свойствами и его невозможно применять на накопителях и водоемах.

Наиболее близким техническим решением является комбинированный противофильтрационный экран, включающий полимерное полотно, подстилающий и защитный стой из грунта, причем экран выполнен из полимерной высокопрочной геомембраны, изготовленной из высокого первичного сырья, состоящей из полиэтилена низкого давления высокой плотности, при этом отмечено, что толщина и поверхностная плотность геомембраны определяются расчетным путем в зависимости от конкретных условий ее использования, и приведены формулы расчета толщины геомембраны (см. «Рекомендации по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из геомембраны для гидротехнических сооружений в условиях Республики Казахстан». ТОО «Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства», ТОО «КазГеоСинтетика», Р РК ХХХ-ХХ-2011, Астана, 2011. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://k-g-s.kz/upload/userfiles/file/recmembrana.pdf, что обеспечивает разработку комбинированного противофильтрационного экрана, характеризующегося повышенной долговечностью и водонепроницаемостью.

Недостатком данного технического решения является использование в качестве защитных слоев шлама и золы ТЭЦ, что является не применимым для оросительных каналов и водоемов. При использовании таких защитных слоев они будут не только размываться потоками воды, но и загрязнять окружающую среду. Кроме того, в представленном техническом решении выполнен и показан защитный слой из воды, который в свою очередь не является защитным слоем.

Техническим результатом, на который направлено данное изобретение, является разработка комбинированного противофильтрационного экрана, характеризующегося повышенной долговечностью и водонепроницаемостью.

Технический результат достигается за счет устройства комбинированного противофильтрационного экрана, включающего полимерное полотно (полимерную высокопрочную геомембрану, изготовленную из высокого первичного сырья, состоящую из полиэтилена низкого давления высокой плотности, с содержанием сажи не более 1,0-1,5%, толщиной 0,4 мм, с поверхностной плотностью >0,96 г/см3), при этом полимерная геомембрана уложена на песчаное подготовленное основание толщиной 0,2-0,3 м, и выполнен дренажный слой из глауконитового песка толщиной 0,3-0,4 м, с покрытием из тканого геотекстиля высокой плотности, 1000-1200 г/м2. Поверх тканого геотекстиля устроено защитное покрытие выполнено на накопителях отходов - из каменной наброски или щебня, толщиной 0,3-0,4 м; на оросительных каналах - из бетона, толщиной 0,1-0,15 м, на водоемах - из грунта, толщиной 0,5 м.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

Фиг. 1 - комбинированная противофильтрационная и дренажная конструкция с геомембраной и глауконитовым песком;

Фиг. 2 - комбинированная противофильтрационная конструкция с геомембраной;

Фиг. 3 - комбинированная противофильтрационная и противопросадочная конструкция с геомембраной и армирующим слоем из геосетки/георешетки;

Фиг. 4 - комбинированная противофильтрационная конструкция с геомембраной и бентонитом.

Цифрами на чертежах обозначено:

1 - полимерная геомембрана;

2 - тканый геотекстиль;

3 - нетканый геотекстиль;

4 - грунтовое естественное основание;

5 - полимерный закрепитель поверхности;

6 - полимерная плоская геосетка/георешетка

7 - защитное покрытие;

8 - Na-бентонит;

9 - песчаное основание;

10 - глауконитовый песок.

Комбинированный противофильтрационный экран выполнен следующим образом (фиг. 1).

Комбинированная противофильтрационная и дренажная конструкция с геомембраной и слоем глауконитового песка (фиг. 1) представляет собой экран, состоящий из полимерной высокопрочной геомембраны 1, изготовленной из высокого первичного сырья (состоящей из полиэтилена низкого давления высокой плотности, с содержанием сажи не более 1,0-1,5%, толщиной 0,4 мм, с поверхностной плотностью >0,96 г/см3), уложенной на подготовленное песчаное основание 9 (толщиной 0,2-0,3 м), и выполнен дренажный слой из глауконитового песка 10 (толщиной 0,3-0,4 м), предназначенного для отвода загрязненного фильтрата из накопителей, с покрытием из тканого геотекстиля 2 (высокой плотности, 1000-1200 г/м2). Поверх тканого геотекстиля 2 устроено защитное покрытие 7, на накопителях отходов - из каменной наброски или щебня, толщиной 0,3-0,4 м; на оросительных каналах - из бетона, толщиной 0,1-0,15 м, на водоемах - из грунта, толщиной 0,5 м.

Наличие в данной конструкции дренажного слоя из геотекстиля высокой плотности и глауконитового песка позволяет снижать градиенты напора, а также очищать и отводить загрязненный фильтрат с накопителей отходов. Подготовленное песчаное основание служит для предотвращения повреждаемости полимерной геомембраны остроугольными и крупными частицами естественного грунтового основания.

В качестве вариантов на оросительных каналах, водоемах и накопителях отходов могут быть использованы и другие конструкции комбинированных противофильтрационных экранов (фиг. 2-4).

Фиг. 2 - комбинированная противофильтрационная конструкция с геомембраной представляет собой экран, состоящий из полимерной высокопрочной геомембраны 1, изготовленной из высокого первичного сырья (состоящей из полиэтилена низкого давления высокой плотности, с содержанием сажи не более 1,0-1,5%, толщиной 0,4 мм, с поверхностной плотностью >0,96 г/см3). При этом для исключения повреждения противофильтрационного элемента (полимерной геомембраны) к геомембране 1 с двух сторон водонепроницаемым клеем (например, водостойким клеем «ULTRA-FIX»), через 1,0-1,5 м приклеены полотнища защитного слоя из тканого 2 и нетканого геотекстиля 3. Полотнища уложены на грунтовое естественное основание 4. Для исключения гидратации-дегидратации и возможного последующего отклеивания верхнего тканого полотнища геотекстиля 2, а также для повышения пропускной способности на оросительных каналах, на тканый геотекстиль 2 наносится полимерный закрепитель поверхности 5 (например, жидкая полимерная эмульсия «М 100+50»).

Данная конструкция обеспечивает высокий противофильтрационный эффект и значительный срок службы за счет применения высокопрочной полимерной геомембраны, выполненной с защитным двухсторонним покрытием из геотекстиля. Обработка полимерным закрепителем тканого геотекстиля позволяет увеличить прочностные характеристики и повысить пропускную способность при применении данной конструкции на оросительных каналах.

Фиг. 3 - комбинированная противофильтрационная и противопросадочная конструкция с геомембраной и армирующим слоем из геосетки/георешетки представляет собой экран, состоящий из полимерной высокопрочной геомембраны 1, к которой для исключения повреждения поверх приклеен тканый геотекстиль 2. При этом, для исключения просадок грунтового основания, противофильтрационное полотнище уложено на армирующий слой из полимерной плоской геосетки/георешетки 6. Кроме того, в данном варианте дополнительно выполнено защитное покрытие 7 (на накопителях отходов, для предупреждения повреждения противофильтрационного полотнища (геомембраны) - защитное покрытие из каменной наброски или щебня, толщиной 0,3-0,4 м; на оросительных каналах для повышения пропускной способности и предотвращения размыва - из бетона, толщиной 0,1-0,15 м; для водоемов - из грунта, толщиной 0,5 м).

Данная конструкция отличается большой деформационной способностью выдерживает просадки основания до 0,5 м, а также обеспечивают высокие противофильтрационные свойства.

Фиг. 4 - комбинированная противофильтрационная конструкция с геомембраной и бентонитом представляет собой экран, состоящий из полимерной высокопрочной геомембраны 1, которая уложена на слой Na-бентонита 8 (толщиной 0,02 м). В свою очередь Na-бентонита 8 нанесен на нетканый геотекстиль 3 для исключения вымыва его в нижележащие горизонты грунтового естественного основания 4. Поверх полимерной геомембраны 1 устроено защитное покрытие 7.

Данная конструкция обеспечивает полную водонепроницаемость за счет применения полимерной высокопрочной геомембраны и Na-бентонита. При повреждении полимерной геомембраны и фильтрации воды (жидкого фильтрата) через повреждения происходит взаимодействие воды с Na-бентонитом. В результате этого происходит гидратация бентонита и образование водонепроницаемого экрана в целом.

Применение комбинированных конструкций противофильтрационных экранов на оросительных каналах и водоемах позволяет экономить водные ресурсы на 20-30%, за счет исключения фильтрации, а также создавать более благоприятную экологическую обстановку на накопителях отходов.

Прогнозный срок службы комбинированных противофильтрационных экранов (с применением геосинтетических материалов) составляет более 100 лет.

1. Комбинированный противофильтрационный экран, включающий полимерное полотно, подстилающий и защитный слой, отличающийся тем, что экран выполнен из полимерной высокопрочной геомембраны, изготовленной из высокого первичного сырья, состоящей из полиэтилена низкого давления высокой плотности, с содержанием сажи не более 1,0-1,5%, толщиной 0,4 мм, с поверхностной плотностью >0,96 г/см3, при этом полимерная геомембрана уложена на песчаное подготовленное основание толщиной 0,2-0,3 м и выполнен дренажный слой из глауконитового песка толщиной 0,3-0,4 м, с покрытием из тканого геотекстиля высокой плотности, 1000-1200 г/м2.

2. Противофильтрационный экран по п.1, отличающийся тем, что поверх тканого геотекстиля устроено защитное покрытие: на накопителях отходов - из каменной наброски или щебня, толщиной 0,3-0,4 м; на оросительных каналах - из бетона, толщиной 0,1-0,15 м; на водоемах - из грунта, толщиной 0,5 м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для создания противофильтрационного экрана на накопителях промышленных и бытовых отходов.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при строительстве оросительных каналов, а именно для механизированного создания противофильтрационных покрытий с использованием полимерных материалов, в том числе из отходов производства.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ).

Изобретение относится к области строительства, в частности для создания противофильтрационных завес способом «стена в грунте», и может быть использовано в гидротехническом строительстве и для защиты подземных и поверхностных вод от загрязнения в районах, прилегающих к золоотвалам ГРЭС и шламонакопителям промышленных сточных вод.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть применено для крепления противофильтрационных покрытий на оросительных каналах, водоемах, а также на накопителях жидких отходов.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано при проведении аварийно-восстановительных работ под водой, ремонта защитных и регулирующих дамб посредством заделки фильтрационных ходов, трещин и нор, а также в качестве берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях.

Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод, в частности к созданию противофильтрационных покрытий на полигонах захоронения и складирования промышленных, бытовых и преимущественно жидких отходов.

Изобретение относится к гидротехнике, в частности может быть использовано при строительстве противофильтрационных экранов на каналах, водоемах, накопителях промышленных и бытовых отходов, выполняемых на просадочных грунтах и в сейсмически опасных районах.
Изобретение относится к области экологии и рационального природопользования, а именно к способам гидроизоляции площадок кучного выщелачивание и хранилищ отходов, в частности к созданию экранов хвостохранилищ, шламонакопителей, полигонов твердых бытовых отходов и насыпных массивов, препятствующих загрязнению природной среды токсичными компонентами и пылению, в результате инфильтрационных и эрозийных процессов.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при возведении каменно-набросных плотин на реках в труднодоступных районах с ограниченными ресурсами природных строительных материалов, пригодных для устройства противофильтрационного элемента.

Изобретение относится к области строительства, в частности, для создания противофильтрационных завес (ПФЗ) способом «стена в грунте» и может быть использовано в гидротехническом строительстве для защиты подземных и поверхностных вод от загрязнения в районах, прилегающих к золоотвалам тепловых электростанций и шламонакопителям промышленных сточных вод. Каскадный способ создания противофильтрационной завесы (ПФЗ), сооружаемой способом «стена в грунте» на откосе с уклоном более 3°, включает разбивку трассы завесы и проходку траншеи под форшахту 1 и под ПФЗ. В заполненную противофильтрационным материалом траншею 6, после его консолидации в предыдущей захватке, устанавливают в следующую по трассе завесы захватку металлическую форшахту 1 многоразового использования. Металлическая форшахта 1 выполнена в виде прямоугольного короба в плане, сваренного, например, из стальных листов шириной b на 0,15 м больше ширины разрабатывающего грунт механизма и длиной, равной длине захватки ℓ+0,3 м. Высотное положение, горизонтальность и угол наклона металлической форшахты 1 фиксируют опорными металлическими фиксаторами 3, закрепленными по ее периметру. При этом поддерживают уровень глинистого тиксотропного раствора в траншее 6 выше уровня грунтовых вод более чем на 1 м и ниже верха металлической форшахты не более чем на 0,3 м, обеспечивая устойчивость стенок траншеи при ее проходке и возможность создания траншейной противофильтрационной завесы на откосе. Значительно снижается объем земляных работ и сроки создания ПФЗ, расширяются технологические возможности использования прогрессивного способа «стена в грунте» и область его применения при строительстве завес и несущих конструкций. Изобретение направлено на упрощение технологии создания ПФЗ на уклонах поверхности земли более 3°, а также при высоких отметках уровня грунтовых вод на расстоянии ≤1 м от поверхности земли. 2 ил.

Изобретение относится к способам борьбы с фильтрационными потерями воды на осушительно-оросительных каналах и может быть применено при возведении противофильтрационных одежд откосов и дна каналов. Способ создания облицовки на осушительно-оросительных каналах включает создание противофильтрационного экрана, дренажной системы и запорных элементов. Запорные элементы, выполненные из пленочного полотнища, свободно размещают на поверхностях откосов канала. Верхнюю часть пленочного полотнища выше уровня дренирования грунта выполняют с перфорацией, которую перекрывает дополнительное пленочное полотнище. Верхние концы полотнищ закрепляют на берегу канала, а нижние концы свободного дополнительного полотнища выполняют с трубчатыми эластичными полостями и размещают по откосу вдоль простирания канала для создания в них дополнительного веса. При этом трубчатые эластичные полости располагают ниже уровня дренируемого грунта. Способ позволяет упростить конструкцию канала и обеспечить повышение надежности отвода грунтовых вод на объектах освоения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к упрочнению грунта путем введения в грунт затвердевающих веществ, и может быть использовано для защиты бетонных фундаментов, основания и тела земляного полотна железных и автомобильных дорог от воздействия грунтовых и поверхностных вод. Способ включает погружение в грунт трубчатого инъектора, имеющего выходные отверстия, и подачу под давлением по каналу трубчатого инъектора твердеющего раствора, обеспечивающего разрушение структуры грунта и образование противофильтрационного экрана в виде сплошной вертикальной стены. Первое погружение трубчатого инъектора производят в предварительно пробуренную скважину до глубины залегания водоупорного слоя. Выпускные отверстия трубчатого инъектора выполнены в двух уровнях, расстояние между которыми от нижнего закрытого конца равно половине всей заглубляемой в грунт длины трубчатого инъектора. Выпускные отверстия трубчатого инъектора выполнены в виде сопла, расположенного горизонтально. Подачу твердеющего раствора по каналу трубчатого инъектора производят под давлением 200-300 атм во время подъема трубчатого инъектора из крайне нижнего положения в грунте до уровня, когда верхнее сопло поднимется до границы поверхности грунта. В качестве инъектируемого раствора применяют полимерный твердеющий раствор, обеспечивающий образование первичной фазы уплотненной водонепроницаемой вязкой смеси грунта с инъектируемым раствором с последующим переходом в фазу твердой части противофильтрационного экрана. Последующее от начального пошаговое погружение трубчатого инъектора производят в вязкую смесь грунта с полимерным твердеющим раствором в крайнюю зону создаваемого экрана. Технический результат заключается в повышении надежности защиты бетонных фундаментов, основания и тела земляного полотна железных и автомобильных дорог от воздействия грунтовых вод и повышении производительности труда. 2 ил.
Наверх