144924 (Зведення протифільтраційної діафрагми методом "стіна в ґрунті")

Міністерство Освіти і Науки України

Харківський Державний Технічний Університет Будівництва і Архітектури

Кафедра гідротехнічного будівництва

Курсовий проект

на тему: Зведення протифільтраційної діафрагми методом «стіна в грунті»

Харків 2010

Вступ

Способом «стіна в ґрунті» називають розробку глибоких вузьких траншей під глинистим розчином з наступним заповненням їх заглинизованим ґрунтом, ґрунтобетоном, монолітним бетоном або залізобетоном.

Різноманітність заглиблених споруд дозволяє широко використовувати прогресивний спосіб в промисловому, цивільному і гідротехнічному будівництві: влаштування заглиблених частин будівель і споруд, підземні галереї, підземні резервуари, та ін.

Даний спосіб рекомендується застосовувати для захисту від забруднень ґрунтових вод інфільтраційними водами із різного роду відстійників, мулових майданчиків; для запобігання фільтрації в обхід гідротехнічних споруд; захисту від підтоплювання територій.

Використання способу «стіна в ґрунті» замість традиційних методів виконання робіт при зведенні підземних приміщень сприяє зниженню кошторисної вартості до 25%, підпірних стін і огорож – до 50%, протифільтраційних завіс – до65%.

Спосіб дозволяє відмовитись від дорогих робіт по водовідливу, водозниженню, заморожуванню і цементації ґрунтів. дає можливість зекономити дефіцитні матеріали, металевий шпунт, знижує енергоємність будівництва, а в окремих випадках є єдино можливим способом.

В даному курсовому проекті розглянуто зведення протифільтраційної діафрагми з твердючого матеріалу методом «стіна в ґрунті» з використанням буро фрезерної установки СВД-500.

Вихідні дані

Тип протифільтраційної діафрагми довершена;

Ґрунти: 1 галькові породи, гравій з великозернистим піском; 2 галькові породи, гравій, частково дрібнозернистим піском; 3 глини;

Позначка НПР +12,000;

Позначка ФПР +13,700;

Позначка РНБ +4,000;

Переріз 2-2(рисунок1);

Ширина річки 126м;

З’єднання ПФД з екраном;

Критичний градієнт напору 40.

1. Визначення розмірів протифільтраційної діафрагми

1.1 Розрахунок товщини протифільтраційної діафрагми

Головним фактором, який визначає товщину діафрагми є однобічний гідростатичний тиск. Гідростатичний тиск визначається діючим напором Н:

де - позначка НПР;

- позначка РНБ;

Товщина діафрагми визначається з умови фільтраційної міцності ґрунту за формулою:

де - коефіцієнт запасу;

- критичний градієнт напору, при якому відбувається руйнування ґрунту діафрагми.

Із умов виробництва робіт приймаємо товщину діафрагми 300мм.

1.2 Визначення довжини протифільтраційної діафрагми

За умовами вихідних даних довжина греблі на позначці НПР становить 126м.

Довжина протифільтраційної діафрагми призначається з урахуванням врізання її в береги на 2м з кожного боку, і становить 130м.

1.3 Визначення глибини протифільтраційної діафрагми

Взагалі глибина протифільтраційних діафрагм визначається фільтраційними розрахунками і залежить від діючого напору, властивостей матеріалу діафрагми і ґрунтів що складають основу.

В даному курсовому проекті розглядається довершена протифільтраційна діафрагма, яка прорізає всі водопроникні шари і в врізається в водо упорний шар глини на 1м. При виконанні цієї умови максимальна глибина діафрагми становитиме 20,5м.

2. Будівництво протифільтраційної діафрагми

2.1 Підготовчі роботи

До початку розробки траншеї мають бути виконані наступні роботи:

- планування горизонтального технологічного майданчику на позначці +2,500 для розміщення будівельної техніки і глиняного господарства;

- огородження будівельного майданчику тимчасовою огорожею в межах небезпечної зони згідно з ГОСТ 23407-78;

- розміщення побутових і підсобних приміщень для робочих і ІТС;

- спорудження форшахти;

- монтаж і налагодження обладнання для приготування і очистки глинистого розчину і організація контролю за його якістю;

- розбивка траншеї на захватки з закріпленням меж і номерів водостійкою фарбою, нанесеною на бетонну поверхню форшахти;

- підведення ліній тимчасового водопостачання та енергопостачання;

- влаштування майданчиків для складування і розміщення обладнання.

2.2 Проходження основної траншеї для зведення протифільтраційної діафрагми

2.2.1 Обґрунтування вибору методу влаштування траншеї

При виборі між траншейним методом зведення «стіни в ґрунті» і буровим, в даному курсовому проекті перевагу слід віддати траншейному методу через значну протяжність споруди в плані.

Проаналізувавши властивості ґрунту і його вологість (незв’язний водо насичений) прийнято рішення зводити споруду мокрим методом з використанням бентонітового розчину для запобігання обвалення стінок траншеї. Це дає змогу відмовитися від таких робіт як забивка шпунта і водозниження.

2.2.2 Вибір і обґрунтування комплекту машин для влаштування траншеї

Для розробки траншеї шириною 0,5м і максимальною глибиною 20,5м в даних геологічних умовах найбільш оптимальним є застосування буро фрезерного агрегату СВД-500, розробленого Київським ПКВ Гідропроекту.

В агрегаті СВД-500 закладено ефективний принцип роботи, вигідно відрізняючи його від інших машин і механізмів подібного призначення: електробур з підводним електроприводом переміщується по направляючим, закріпленим до ерліфтної труби, що є одночасно направляючою, несучою конструкцією і транспортним трубопроводом для видачі розробленого ґрунту зі дна траншеї на поверхню. Агрегат СВД-500 має наступні переваги:

- відносно висока продуктивність;

- можливість застосування в різних ґрунтових умовах;

- високий рівень механізації процесів;

- забезпечення достатньої точності розмірів траншеї;

- можливість проходки траншей різної конфігурації в плані.

Базовою машиною машинокомплекса СВД-500 є гусеничний екскаватор Э-652 зі знятою стрілою і закріпленою замість неї рамою просторової коробчастої конструкції.

В конструкції електробура електропривод розташований безпосередньо у робочого органа обертальної дії, що дозволяє в значній мірі збільшити оберти породоруйнуючого інструменту, а також забезпечити тиск на забій, і тим самим підвищити продуктивність агрегату.

2.2.3 Підбір складу тиксотропного розчину

Глинисті суспензії служать для запобігання обрушення стінок траншей на час виконання робіт за рахунок створення гідростатичного тиску, перевищуючого в кожній точці виробітки активний тиск оточуючого ґрунту і ґрунтових вод. Також глинисті суспензії служать для створення на стінках траншей маловодопроникливого екрану, здатного зменшити фільтрацію води із траншеї в оточуючий грунт до такої міри, щоб в період часу, необхідного для будівництва стінки, крива депресії, створюємо фільтраційним потоком із траншеї, не досягала свого критичного положення, при якому наступає обрушення стінок траншеї.

Для приготування глинистих суспензій при глибині траншеї 20,5м слід застосовувати бентонітові комові глини або їх порошки в чистому вигляді, або у вигляді добавок до місцевих глин.

Виходячи з гідрогеологічних умов будівництва, глибини і способу розробки траншеї призначаємо наступні параметри глиняного розчину:

Умовна в’язкість 30-35с;

Добовий відстій 0,1%;

Вміст піску 0,5%;

Водовіддача 10-12см³;

Товщина глинистої корки 1мм;

Стабільність 0,01-0,02;

Розмір по конусу 17-20см;

Густина 1,1-1,15г/см ³.

Вода для приготування глинистих розчинів має бути прісною, з жорсткістю не більше 12º.

Підбір рецептури глинистого розчину і дослідження зразків глино матеріалів повинні виконуватись в лабораторії глиняних розчинів. Параметри розчинів слід визначати по приборам , що входять до комплекту переносної лабораторії ЛГР-3.

2.2.4 Глиняне господарство

Для приготування глинистої суспензії, її зберігання і подавання в траншею при проходці, а також для відкачки зашламованої суспензії із траншеї на поверхню і очищення від забруднюючих її домішок слугує глинисте господарство. В його складі передбачається: вузол приготування глинистого розчину, ємності для зберігання необхідних запасів суспензії, вузол для перекачки чистої і зашламованої суспензії, ємності-відстійники для розчину що був у використанні, склади для комової глини.

Для приготування глинистих розчинів із комових глин використовується фрезерно-струменевий млин ФСМ-3 (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1. Фрезерно-струменевий млин ФСМ-3

Ємності для зберігання приготованого глинистого розчину представляють собою зачинені зверху баки або резервуари обсягом 10м³ і більше, обладнані штуцерами, засувками і вентилями для подачі і перекачування глинистого розчину та індикаторами рівня розчину в ємності. У верхній частині ємностей мають бути передбачені лази з кришками для огляду і очистки внутрішньої полості.

Для перекачування глинистого розчину і подачі його в траншею рекомендується використовувати грязьові насоси 9МГР (продуктивністю 60м³/год), або подібні.

Трубопроводи для перекачки глинистого розчину виконані із труб діаметром 100-150мм секціями довжиною 2-5м, поєднаними між собою фланцевими або швидко роз’ємними з’єднаннями. На кінцях гнучких трубопроводів, що занурюються в траншею для відкачки розчину, мають бути сітчасті фільтри з розміром клітин 15х15мм. Трубопроводи повинні бути захищені від ушкоджень проїжджаючим транспортом.

Для відділення ґрунту від глинистого розчину використовуються вібросита СВ-2 (рисунок 2.2).

Рисунок2.2. Вібросито марки СВ-2

2.3 Технологія влаштування тіла діафрагми

При влаштуванні протифільтраційної діафрагми в даному курсовому проекті використовується твердіючи глиноцементний заповнювач.

Для приготування глиноцементного заповнювача слід використовувати: глини і суглинки з переважною більшістю пилуватих часток (0,05-0,005мм) і вмістом глинистих часток (менше0,005мм) не більше 30%, добре розчиняючись у воді; піски дрібні і середньої крупності; цемент марки не нижче 300 (звичайний і пластифікований портландцемент, шлакопортландцемент, пуцолановий, сульфатостійкий), застосування швидкотужавіючих цементі не рекомендується у зв’язку з швидкою втратою рухливості розчину.

Природність вихідних матеріалів для приготування глиноцементного розчину і його рецептуру слід встановлювати лабораторними дослідженнями.

Використовуємий для протифільтраційних діафрагм глиноцементний заповнювач повинен мати рухливість не нижче 15см по конусу АзНИИ, міцність не більше 3 МПа з виходом каменю при твердінні не менше 98%. Приготований заповнювач повинен мати початок тужавіння не раніше чим через 8 годин.

Подача глиноцементного розчину здійснюється безперервно. Вимушені перерви не повинні перевищувати 4-5 годин. У іншому випадку секція траншеї вважається виконаною неякісно, і по ній мають бути розроблені заходи по запобіганню підвищеної фільтрації.

Розділювальні елементи повинні врізатись в стінки траншеї не менше чим на 30мм, щоб забезпечити герметичність окремого блоку від заповненої бентонітовим розчином траншеї. При порушенні цієї умови значно ускладнюється технологія бетонування.

Бентонітовий глинистий розчин, витіснений глиноцементним заповнювачем, з задовільними властивостями рекомендується подавати в сусідні секції або спеціальні ємності для послідуючого використання. Частина глинистого розчину що містить матеріал заповнювача видаляється і повторно не використовується.

3. Технологічні розрахунки для побудови календарного графіку