В компании «НИП-Информатика» прошел семинар, основным докладчиком на котором был Дмитрий Шкловский — представитель компании DS Engineering, специализирующейся на проектировании коттеджных поселков, дорог, систем ливневой и бытовой канализации в США.

Первая часть презентации была посвящена охране окружающей среды при строительстве. Составной частью каждого строительного проекта является план мероприятий по защите окружающей среды — по предотвращению эрозии и выносу седимента (грязи) за пределы стройплощадки. Это необходимо для сохранения экосистемы местных водоемов, принимающих ливневые воды, проходящие через территорию застройки. Мероприятия этого плана должны быть осуществлены до начала строительства — как только будет нарушен естественный растительный покров, обнаженный грунт не сможет противостоять потокам ливневой воды и начнется эрозия. Были продемонстрированы разнообразные сооружения, некоторые из них описаны ниже.

Временный въезд. Выезжая со стройплощадки, строительная техника разносит на своих колесах пыль, песок и глину. Чтобы справиться с этой проблемой, строят временный въезд. Он бывает двух типов: гравийный «фартук», соскребающий грязь с колес, и автоматическая мойка.

Временный въезд
Временный въезд

Грязевая ловушка представляет собой окруженную дамбой яму, устраиваемую на пути потока. С одной стороны этой дамбы предусмотрено понижение для выхода отстоявшейся воды.

Схема грязевой ловушки
Схема грязевой ловушки

Грязевой пруд отличается от грязевой ловушки только «обслуживаемой» площадью стока (для ловушки — до 0,4 га, для пруда — до 1 га).

Отстоявшаяся вода отводится через дренажную трубу, которая сооружается в центре пруда.

Схема грязевого пруда
Схема грязевого пруда

Оба этих сооружения работают по одному принципу: частицы грунта оседают на дне и отстоявшаяся поверхностная вода поступает в местный водоем. В грязевых прудах часто применяют поплавковый водозабор, позволяющий отводить воду с поверхности пруда (наиболее чистую). Для уменьшения скорости протекания воды через эти сооружения поперек ямы/пруда устанавливается несколько рядов тканевого заслона из мешковины.

Тканевый заслон применяется на каждой стройплощадке. Его устанавливают по всему периметру. Он представляет собой полосу прочной водопроницаемой ткани шириной около одного метра, закрепленную на колышках и поддерживаемую металлической сеткой. Нижний край ткани должен быть заглублен на 20 см.

Тканевый заслон
Тканевый заслон

Особое внимание следует уделять придорожным канавам — обычно это «последняя линия обороны» перед тем как ливневые воды покинут границы территории строительства. Самым распространенным решением в этом случае является сооружение валов для задержки ила.

Вал для задержки ила сооружается из сена и обтягивается сеткой или водопроницаемой тканью. Сено служит фильтром, который не пропускает ил и другие загрязнители и достаточно хорошо очищает ливневую воду. Один вал с полной очисткой воды конечно же не справится, поэтому они сооружаются по всей длине канавы.

Такие валы очень просты по своей конструкции (вал крепится на нескольких деревянных кольях) и в то же время очень эффективны — особенно если используются вместе с полиакриламидами.

Вал для задержки ила
Вал для задержки ила

Валы также являются временным решением и их (как и прочие сооружения по контролю эрозии и седимента) не убирают до тех пор, пока вся территория строительной площадки не будет стабилизирована, то есть пока оголенная почва не зарастет травой.

Канава перед снятием валов
Канава перед снятием валов

Эти валы выполняют и еще одну функцию — защищают канаву от эрозии, так как значительно снижают скорость потока воды.

Укрепление склонов. Чтобы дать возможность семенам травы прорасти, а траве укорениться, применяются временные (перегнивающие через 2−5 месяцев) и постоянные (в особо неблагоприятных условиях) маты контроля эрозии (МКЭ). Значение этих матов трудно переоценить — они применяются везде, где нарушается растительный покров грунта.

Раскатка МКЭ
Раскатка МКЭ

Последние годы в строительстве стали широко использовать полиакриламиды (ПАМ). Они применяются в форме порошка или брикетов для коагуляции и ускорения оседания частиц грунта. ПАМ недороги и очень эффективны. Если стройплощадка находится рядом с водоемом, их применение обязательно. Обычно представитель компании привозит на стройплощадку набор различных ПАМ, тестирует их и определяет, какой именно состав будет наилучшим образом работать в данных конкретных условиях.

Схема действия и результат применения ПАМ
Схема действия и результат применения ПАМ

Во второй части презентации было рассказано о проектировании кулвертов — водопропускных труб под дорогами. Серьезная проблема, часто возникающая при строительстве, — нарушение сложившейся гидросистемы. Эта проблема особенно актуальна при строительстве автодорог, когда насыпь нарушает траекторию естественного водослива. В этом случае в теле насыпи предусматривают водопропускные трубы. Как показывает опыт, очень важно не только рассчитать необходимый диаметр трубы, но и правильно подобрать входящий оголовок. Обычно именно он определяет водопропускную способность трубы (в рассмотренном примере — расход воды — 5,7 м2/с, диаметр трубы — 1,3 м — уровень воды перед дорогой понизился на 1,6 м за счет правильно подобранного оголовка).

Известны случаи, когда неверно спроектированный оголовок трубы становился одним из важных факторов, ведущих к полному разрушению дорожного покрытия и насыпи — от затопления дороги до полного разрушения проходило не более четырех минут!

Полное затопление
Полное затопление
Полное разрушение насыпи через четыре минуты
Полное разрушение насыпи через четыре минуты

Для расчета параметров водопропускных труб докладчик использует программу HY-8. Программа решает обратную задачу гидротехники: по известным параметрам насыпи и пропускной способности трубы определяется режим работы при разных расходах воды. Эти данные позволяют полностью проанализировать работу сооружения в разных режимах и с различными параметрами.

Схема расчета параметров трубы в программе HY-8
Схема расчета параметров трубы в программе HY-8

Одним из преимуществ этой программы является то, что она наглядно демонстрирует изменение уровня затопления при изменении параметров оголовков.

Следует отметить, что в состав поставки AutoCAD Civil 3D входит комплекс расчетных программ Hydraflow. Программа Hydraflow Express позволяет рассчитывать трубы под дорогой, выполняя расчет обратной задачи гидротехники. Она несколько проще в использовании, чем HY-8, но и предоставляет меньше возможностей расчета кулверта. Поэтому докладчик рекомендовал Hydraflow для проектирования труб диаметром до 1 м.

С точки зрения гидравлики, любая дорога — это плотина, собирающая ливневые воды в водопропускную трубу. Объем и скорость воды на выходе из трубы будут существенно превышать значения этих параметров до строительства дороги. Возросшую энергию потока на выходе из трубы надо погасить — иначе неизбежна эрозия берегов ручья, которая может привести к разрушению дороги.

Расчет возможных вариантов энергогасительных сооружений был показан с помощью программы HY8_energy.

Схема гравийного пруда
Схема гравийного пруда

Если есть выбор, то при больших расходах воды лучше использовать гравийный пруд, а при малых (трубы диаметром до 1 м) — устойчивые к ультрафиолетовому излучению пластмассовые блоки скаурстоп размером 0,75×0,75 м.

Скаурстоп со шпильками для крепления к земле
Скаурстоп со шпильками для крепления к земле

Отверстия в квадратах играют двойную роль: обеспечивают быстрый рост травы и, рассеивая энергию потока, дают травинкам возможность укорениться.

Третьей большой темой, затронутой во время презентации, стало проектирование площадок на примере реального коттеджного поселка.

Проект был выполнен с использованием программы AutoCAD Civil 3D 2009. В общих чертах докладчик представил основные этапы проекта: создание трехмерной поверхности, проектирование дорог с разворотными площадками, разбивка всей площади на персональные участки, вертикальная планировка и проектирование ливневой канализации.

Более подробно выступавший остановился на проблеме проектирования ливневой канализации как одной из наиболее важных и сложных частей комплексного проекта поселка.

Проектирование трубопроводной сети в Civil 3D. В состав расчетного модуля Hydraflow входит и программа Hydraflow Storm Sewers, позволяющая рассчитывать ливневую канализацию.

Всю работу по проектированию ливневки докладчик условно разделил на три части:

  • определение положения сети на плане поселка и высотных отметок водоприемных решеток колодцев ливневой канализации;
  • импорт этой сети в Hydraflow Storm Sewers и гидравлический расчет размеров труб в соответствии с известными расходами воды;
  • импорт полученных данных (диаметров и высотных отметок труб) в Civil 3D, на план поселка.

Импорт трубопроводной сети в Hydraflow Storm Sewers производится с помощью универсального обменного формата LandXML. После импорта для каждой трубы необходимо ввести расход воды вручную или рассчитать его в программе Hydraflow Storm Sewers. Программа позволяет рассчитывать поток воды от максимального ливня за период от 1 до 100 лет (если введены параметры гидрографа).

Расчетное окно Hydraflow Storm Sewers
Расчетное окно Hydraflow Storm Sewers

Изменяя параметры трубы, можно наглядно наблюдать изменения режима ее работы.

Импорт рассчитанной сети в Civil 3D также обеспечивается обменным форматом LandXML.

Таким образом, докладчик наглядно продемонстрировал возможности программы AutoCAD Civil 3D при комплексном проектировании дорог и коттеджных поселков. Семинар был очень интересен слушателям еще и тем, что позволил российским специалистам познакомиться с реальными мероприятиями по защите окружающей среды, которые проводят их американские коллеги.

Вполне вероятно, что проблема контроля эрозии и седимента при строительстве в России станет достаточно актуальной в ближайшем будущем — ведь стремительное развитие строительства (особенно коттеджных поселков) неизбежно оказывает все возрастающее влияние на окружающую среду. На сегодняшний день это, увы, означает, что на 3−5 лет после окончания строительства близлежащие озеро или речка будут мертвы — органические вещества, внесенные грязью в водоем, перегнивают и истощают запасы кислорода, без которого жизнь невозможна.

В какой-то момент такое положение вещей перестанет быть приемлемым… Если кто-то захочет заняться применением и распространением ПАМ и МКЭ в России — докладчик будет рад помочь (наладить контакты с американскими компаниями, провести семинары и практические занятия и т.д.).

Дмитрий Шкловский,
DS Engineering (США)
E-mail: davshkl@gmail.com

Алексей Терно,
ООО «НИП-Информатика»
(Санкт-Петербург)
Тел.: (812) 375−7671
E-mail: info@nipinfor.ru