автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Возведение насыпей земляного полотна способом гидромеханизации с применением ограждений из геотекстильных материалов

ПСУДАРСТВЕННЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧЮ-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

(СОЩЦОРНИЮ

РГЗ 0!\

11 и

На правах рукописи

Проваторова Галина ВладимиреЕна

ВОЗВЕДЕНИЕ НАСЫПЕЙ ЗЕМЛЯНОЮ ГОЛОТНА СПОСОБОМ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОГРАЖДЕНИЙ ИЗ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.23.11 - "Строительство автомобильных дорог и аэродромов"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Государственном дорожном научно-исследовательском институте (Союздорнии).

Научны? руководитель - доктор технических наук,

профессор И.а.Евгеньев

Научны?1 консультант - кандидат технических наук,

старой/ научны:" сотрудник Ю.В.Пудов

. Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор В.П.Титов , - кандидат технических нау:<,

старний научны"- сотрудник Р.А.Коган

Ведутее предприятие - ПСМО "Трансгидромеханизация"

Защита состоится 9 июня 1993 г. в 10 час. на заседании Специализированного совета К 133.02.01 при Государственном дородном научно-исследовательском институте ССоюздорнии) по адресу: Московская область, Балааиха-6, ¡гассе Энтузиастов, 79, актовый зал Союздорнии.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Союздорнии.

Просим принять участие в работе Совета или направить отзыв в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью учреждения, по адресу: 143900, Московская область, Балаииха-6, Союздорнии, ученому секретарю.

Справки по телефону: 521-20-06.

Автореферат разослан " -'с 1993 г.

УченыР секретарь Специализированного совета,

кандидат технических наук, старпий науч.сотр. Б.С.М&ршев

Обпая характеристика работы.

Актуальность темы. Гидромеханизация как способ разработки и перемешения земляных масс находит все большее применение в различных областях народного хозяяства, в том числе в транспортном строительстве. Широкое распространение получила гидромеханизация при строительстве доро"1 в Западно? Сибири и на Крайнем Севере в связи с активным освоением нефтегазоносных территорий.

Отечественный и зарубежная опыт подтверждает рациональность применения гидромеханизированного способа производства работ. При) наличии необходимых водных и энергетических ресурсов он является -одним из наиболее экономичных и высокопроизводительных способов ведения земчяных работ, позволяющих объединить в единый производственный процесс разработку, транспортирование и укладку грунта.

Однако при весьма больших преимуществах, а во многих случаях и незаменимости способа строительства земляных сооружений с по-мошью гидромеханизации, имеют место серьезное нарушение экологии района строительства и технологические трудности, связанные с поведением пульпы на карте намыва. Консистенция пульпы (составляющая ее в большинстве случаев находится в соотношении 1:10) оказывает влияние на очертание откосов насыпей и при свободном намыве обуславливает формирование пологих откосов от 1:25 до 1:Ь0, что приводит к излклнему объему намыва, необходимости неоправданного отчуждения площади, особенно при возведении таких сооружений как насыпи дорог. Практически строительные организации вынуждены сооружать насыпи с "пляжными откосами", расходуя при этом в 2-3 раза больяе грунта, чем требуется по условиям работы сооружения. Для

чаиштопт гтгшг>тня яртлмп^итгьмпй иди ЖеЛвЗНОЙ ДОРОГИ ИЗЫМаЮТСЯ Твр4

ритории в о-Ю раз больше, чем установлено нормами, что наносит существенны» экологический ушерб.

Необходимость сбережения земельных площадей, а также трудовых и материальных ресурсов делает весьма актуальной задачу регулирования гидронамыва земляных сооружений. Ее решение даст значительны" экологически? и технико-экономически« эффект.

В настоящее время сокращение плогаади растекания пульпы при намыве сооружений достигают за счет обваловки контуров местным или намытым грунтом. Обваловка устраивается с помошью бульдозеров и требует частых остановок земснарядов, снижаются темпы работ, растут затраты на машины и топливо.

В последние годы за рубежом и в наие"' стране получили извест-- ность речения ограждения карт намыва от растекания пульпы из геотекстиля. Однако, несмотря на успешные результаты, у нас в стране это экономичное решение массового использования пока не получило. На нац взгляд, одно* из причин этого является отсутствие теоретического обоснования, без которого трудно установить оптимальные параметры ново"" технологии, определить наиболее рациональную область ее применения. •

Цель диссертационного исследования заключается в разработке технологических и конструктивных решениР, позволяющих выполнять гидронамыв земляных сооружений с откосами повышенно?"* крутизны и их научном обосновании.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана математическая модель процесса намыва земляных сооружений с ограждением из геотекстиля, позволяется оптимизировать технологические параметры процесса намыва;

- установлена зависимость интенсивности намыва сооружения от

'лГ.

водопропускной спосооности геотекстильного материала;

- предложена методика расчета конструкций ограждения из геотекстильных материалов;

- установлена экологическая эффективность предложенных конструкций, позволяющих намывать земляные сооружения с откосами повышенной крутизны.

Практическая ценность работы заключается в разработке ограждающих конструкций и технологии их применения, что дает возможность существенно сократить расход грунта при намыве земляных сооружений, сократить изъятие земельных площадей, уменьшить время технологических перерывов в работе земснарядов, получить существенный экономический эффект по сравнению с традиционными способами.

Исследования выполнялись в Союздорнии в рамках программы по

I

решению научно-технической проблемы 67-ДГ-89(90) ЗР "Разработать и внедрить технологию гидронамыва сооружений с откосами повышенной крутизны".

Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке "Методических указаний по гидронамыву земляных сооружений с откосами повышенной крутизны с применением ограждений из геотекстильных материалов" (Союздорнии, 1990 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были рассмотрены на методических совещаниях секции "Земляного полотна и дорожных одежд" Ученого Совета Союздорнии и отделения земляного полотна, опубликованы в журнале "Автомобильные дороги". Некоторые положения и выводы диссертационной работы обсуждались на заседании секции научно-технического совета Минтрансстроя СССР. Предложенные решения апробированы в процессе опытного строительств

■

вана объектах треста "Нижневартовсктрансгидромеханизация".

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, обших выводов, списка использованной литературы из 82 наименований. Общий объем работы 130 страниц, в том числе 36 рисунков и 13 таблиц.

Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темь, дана обшая характеристика работы, кратко изложены ее основные результаты.

В первой главе определены роль и место гидромеханизированного способа производства земляных работ в транспортном строительстве, описана эволюция методов гидромеханизации земляных работ применительно к транспортному строительству, приведен обзор существующих способов намыва земляных сооружений.

Вопросами гидромеханизации занимались ученые: профессора А.Д.Холин, А.Н.Царевский, доктора технических наук, профессора Б.А.Волнин, В.Д.Журин, Д.Л.Меламут, Г.А.Нурок, А.П.Юфин, кандидаты технических наук Б.М.Шкундин, А.И.Огурцов и др., а также многие специалисты за рубежом. Им принадлежит разработка основ теории намыва, дано понятие физической сущности надводного и подводного намыва, определены характеристики потока пульпы, предложены технологические и конструктивные решения в области гидромеханизации.

Одной из важных проблем гидронамыва узкопрофильных насыпей, которой по нашему мнению уделялось недостаточное внимание, является регулирование крутизны откосов.

До сих пор сокращение заложения откосов достигается главным образом за счет обвалования карты намыва местным или намытым грунтом при помощи бульдозера. В процессе намыва узкопрофильных соору-

жений неизбежные технологические остановки земснаряда для устройства обвалования и наращивания пульпопровода составляют около 30-40/О общего времени работы по устройству насыпи. По этой причине чаще всего намыв первого слоя, а то и всей насыпи ведется без регулирования крутизны откосов - с заложением 1:25 - 1:50. При такоГ* технологии происходит нерациональная трата большой территории под откосы насыпей распластанного профиля. Полосы перемыва достигают 150-200 м, а при наличии уклона рельефа местности - до 300 м с замывом ручьев, проток и малых рек. Как правило, эти полосы не удается должным образом рекультивировать, и "пляжные откосы" с постоянно1? водной и ветровой эрозией вносят серьезные нарушения природного ландшафта.

Перечисленные недостатки гидронамыва дорожных земляных сооружений предопределяют необходимость разработки новых конструктивных и технологических решений, обеспечивающих возведение насыпей с крутизной откосов, близкой к проектной.

Исходя из поставленной цели, были намечены следующие задачи исследования:

1. Провести анализ существующих вариантов конструкций ограждения карт намыва с отбором наиболее эффективных решений.

2. Исследовать зависимость основных технологических параметров гидронамыва от свойств материала ограждений.

• 3. Разработать методику конструирования и расчета ограждений из геотекстильных материалов.

4. Па базе проведенных исследований разработать основы технологии работ по намыву грунта в тело земляного сооружения с применением геотекстильных ограждений.

5. Провести технико-экономическое обоснование предлагаемых

решений с учетом экологического аспекта.

Во второй главе определены основные направления поиска конструктивных и технологических решений гидронамыва земляных сооружений с откосами повышенной крутизны, рассмотрены варианты ограждений карт намыва с применением геотекстильных матери«лов.

Исходя из физических условий отложения грунта на карте намыва, установлено, что возможно использование следующих принципов ограничения контура намываемого сооружения:

- формирование преград или ограждений, препятствующих растеканию пульпы за пределы контура намываемого сооружения;

- регулирование скорости движения пульпы на карте намыва;

- сгушение пульпы при выходе из пульпопровода.

Поскольку вопросы регулирования скорости намыва и состава

пульпы относятся к сфере рабочих характеристик средств механизации, в данной диссертационной работе рассматривается лишь первое направление исследования. Кроме того, по нашему мнению, первое направление дает наиболее простое и эффективное решение проблемы, не требуюшее больших материальных и трудовых затрат.

В работе рассмотрено несколько вариантов ограждающих конструкций из геогекстиля.

Наиболее универсальным вариантом является ограждение из полотнищ геотекстильного материала, прикрепленных к установленным по ширине верха насыпи стойкам, раскрепленным продольными, поперечными и краевыми стяжками. Нижний край полотншпа закрепляется основанием стоек, а верхний объединяется с продольным тросом и прикрепляется к стойке на уровне проектной высоты или несколько выше. Такой тип ограждений обеспечивает укрепление откосов без выполнения каких-либо дополнительных работ, поскольку после извлече-

нип стоек, тросов и растяжек верхний края геотекстильного полотнища заводится з грунт насыгм, обеспечивая тем самым защиту откосов от эрозии и повышение их местной устойчивости.

Бторо"- тип ограждений представляет собо* сборный вариант и состой? из отдельных элементов длино" 5-1Ь м. Каждый элемент состоит из полотнища геотекстиля, один край которого прикреплен к тросу, снабженному петлями или кольцами для прикрепления к стойкам в их верхне" части, а второй прикреплен к трубчатым элементам, расположенным по бровкам откоси насыпи. В краевых частях полотнищ заделаны тросы для скрепления стяхками смежных элементов друг с. другоу.

При расчете устойчивости конструкции и прочности ее элементов следует учитывать, что в процессе намыва насыпи элементы ограждения испытывают динамическое давление от пульпы и фильтра-< пионное давление Шр , возникающее при отжатии воды из осевше" части грунта пульпы. Полное давление на ограждение составит (пис.1):

\К/= ^ + а)

Учитывая, что огракдядаи'? элемент выполнен из водопроницаемого геотекстильного материала, динамическое давление с учетом фильтрации воды через ограхщение определяют по формуле:

^ = АЛ' (2)

учитывая, что f■f:=y-.Sí¡ , а (3)

, где

jg) - коэффициент обтекания, учитывавший наличие разрывов в

. .й_.

ограждении, при сплошном ограждении = I;

- плотность пульпы, т/м3;

___ £ - ускорение свободного падения, м/сек^;

у - скорость движения пульпы в зоне, примыкэюпе* к оградце-нию, м/сек;

Ы. - угол между поверхностью ограждения и ннпрсвпением потока воды;

0. - расход воды, м3/сек; В - длина ограждения, м;

- коэффициент поперечно'"' фильтрации геотекстиля, м/сек; ос, - угол заложения поверхности ограждения или угол формирования откоса;

^ - высота слоя пульпы, м.

Расчетная схема

I - уровень пульпы при намыве; 2 - точка крепления тросовой стяжки; 3 - стойка; 4 - геотексгиль; & - уровень грунта; 6 - пригруз.

Рис Л

Подставляя выражения (3) и (4) в уравнение (2), получаем

№ Ы & ^ (1_^ (5)

Фильтрационное давление определяется по формуле:

а

Wqf= 0.5 • hr lо )

где pt - плотность воды, т/м'3; - высота слоя намытого гранта, м; Jf - половина расстояния иеяду противоположными сторонами ограждения, но не более 10 метров.

После окончания нпмыва и удаления воды из верхнего слоя пульпы давление уменьшается до величины:

Wv* = 0,5-рь■ fi,- Ь (7)

Таким образом, использование зависимости (I) позволяет определить величину полного давления 1СУ на огра;кдение в либо" заданны'' промежуток времени.

При расчете конструкций ограждения особое значение имеет водопроницаемая способность геотекстильного материала. При мало? длине замкнутого ограздения и низкой водопроницаемости геотекстиля возможно возникновение постоянного повышения уровня воды в огражденной зоне. Это мо^кет привести к быстрому увеличению динамического давления, что вызовет необходимость периодического отключения земснаряда или сброса части пульпы за пределы ограждения.

Оптимальное решение для ускорения темпов работ заключается в создании услови* для наиболее быстрого отвода воды с карты намыва, Идеальным условием является соблюдение равенства й =(L. В этом случае, как следует из уравнения (2), ограждения' практически не испытывают динамического давления. Это равенство с учетом уравнений (3) и (4) можно представить в виде:

V- & fl= Kpn ' ' 6 1Г= (8)

Отсюда коэффициент поперечной фильтрации геотекстиля составит:

UVa= V- »>

¡ГС.

Рассмотрен также другой вариант ограждающих конструкций с ис-> пользованием тубов из геогекстильного материала. Способ заключает^ ся в размещении з откосных частях насыпи штабелей из тубов, заполненных грунтом.

В составе настоящего исследования разработаны основы конструирования ограждений по второму варианту.

Опыты показали, что при заполнении туба грунтом он приобретает форму эллипса с соотношением высоты эллипса к его ширине как 0,4:1. Это обуславливает небольшую высоту туба и вызывает необходимость при высоких насыпях укладывать тубы друг над другом, что приводит к дополнительном'у расходу материалов и необходимости повторения операций. Снижение материалоемкости может быть получено при помоши каркасов, устанавливаемых внутри туба перед его формированием. Верхнюю часть каркасов объединяют между собой стержнями или тросом с его последующим натяжением. Такой прием позволяет в 1,5 раза увеличить высоту туба при его заполнении грунтом и обеспечивает возможность возведения насыпей до 1,2 м с использованием ■ только двух устанавливаемых по бокам насыпи тубов, сформированных из двух полотнищ геотекстиля Терфил или дорнит или одного полотнища типа Тайпар.

Если диаметр тубов и высота ограждений из них определяются в основном видом материала и конструктивными элементами, то длина тубов может быть оптимизирована в зависимости от параметров технологического процесса с учетом свойств материала.

При малой длине водоотводягаей поверхности геотекстиля недостаточно, и туб нельзя будет заполнить полностью, а при большой длине из-за чрезмерной водоотводяшей поверхности произойдет быстрое оседание твердых частиц пульпы , и туб также будет заполнен

ах

лишь частично. Оптимальная длина туба может бь:ть получена из условия:

а, = а.

СО)

где 0(, - расход водь;, содержащейся в пульпе на выходе из пульпо-'провода, м3/час; (}„ - расход воды при ее фильтрации через геотек-) стиль, ч3/час.

Расход водь; О о может быть найден по формуле:

[и

где - коэффициент поперечно" фильтрами геотекстиля, ч/час; П - периметр оболочки туба, м; Р - длина туба, м.

Отсюда оптимальная длина туба составит:

о _ Оь Ь ~ м*. ■ п

(12)

Принятие в форм$е (II) полного периметра туба обусловлено тем, что при заполнении туба грунтом пульпа ведет себя как псевдовязкая жидкость, обеспечивающая фильтрацию воды даже через ту |часть оболочки туба, которая контактирует с основанием.

Учитывая, что наиболее распространенные у нас типы геотек-,стильных материалов характеризуются коэффициентом поперечной фильтрации порядка 0,5 м/час, нетрудно установить оптимальную длину ,тубов для земснарядов различной производительности. Данные результатов расчетов приведены в таблице I.

Таблица 1

Тип земснаряда . Расход воды, м3/час Оптимальная длина тубов, м

Периметр оболочки туба, м

2,4 4,8 7,2

•") 12А-4М 1450 1208 604 402

12А-5М 1100 920 460 300

12А-5Д ■ 1200 1000 600 340

180-60 2000 1670 830 560

300-40 3300 2750 1380 920

300-40М 3650 3040 1520 1010

; ж

При использовании более водопроницаемых геотекстильных мате-| риалов оптимальная длина тубов сокращается.

Уменьшение времени непроизводительного использования земснарядов при применении геотекстиля с высоко"' водопроницаемостью, учитывая, что каждое переключение пульпопровода для заполнения туба составляет порядка 10 минут, можно достичь лишь увеличением длины туба. Учитывая изложенное вьгае, это условие может быть обеспечено лишь в том случае, когда верхняя часть оболочки туба будет выполнена из водонепроницаемого материала.

Требуемую 'пирину "X" полосы геотекстиля из водонепроницаемого материала можно наРти из условия:

р = е с п —(в)

где р - обиая плошадь поверхности туба, м^; отсюда, с учетом

(2) о.= IV е(п-х)

о (14)

и с учетом (I) П— и Ъ п

Кфп О

На рис.2 показан характер изменения отношения Х/П в зависимости от длины туба, расхода воды и коэффициента поперечной филь-' трации. Данные, представленные на рис.2, показывают, что с увеличением длины туба отношение Х/П возрастает. I

Используя предложенное реиение можно формировать тубы длиной до эОО м и более, что позволяет существенно снизить потери времени в работе земснарядов.

В диссертации рассмотрены также некоторые другие вопросы научно-технического обоснования методов проектирования ограждений из тубов.

Предложенные технические решения ииеют ряд преимуществ пэред традиционными способами намыва: существенное уменьшение изъятия

территории для сооружения, относительная простота и малая трудоемкость формирования ограждений, отсутствие необходимости использования дополнительной техники, возможность использования на не-спланированной поверхности, болотах, слабых грунтах и стесненных условиях, ускорение темпов строительства, обусловленное резким сокращением времени перерывов в работе земснарядов, обеспечение охраны окружавшей среды.

1 - 05- 1200 м3/ч; П - 2,4 м; 5 м/ч; 4-^-1200 м3/ч; П-4,8м;

2 - 0Ь - 2000 м3/ч; П - 2,4 м; к^л- 5 м/ч; 5-0»-2ООО м3/ч; П-4,8м;

3 -0,- 3300 м3/ч; П - 2,4 м; Йрп- 5 м/ч; 6-0,-3300 м3/ч; П-4,8м.

Рис.2

Третья глава посвящена моделированию процесса гидронамыва в целях оптимизации технологических параметров.

При сооружении насыпей гидронамывом с использованием геотекстильных ограждений регулирование интенсивности намыва необходи- ' мо для предупреждения потери устойчивости или прорыва ограждения.1 Очевидно важнейшей задачей проектирования производства работ является определение максимальной производительности намыва при гарантированной работе ограждений. Решение этой задачи выполнено нами методами математического моделирования процесса.

На интенсивность намыва (рост намываемого сооружения по высоте) оказывает влияние целый ряп фяктпрпв, наиболее существенны-.

и,

ми из которых являются: расход пульпы, ее плотность и консистенция, свойства материала ограждаюшх конструкций, в качестве которого был использован геотекстиль.

Последний фактор можно характеризовать некоторой функцией jr, отражающей параметры геотекстильного материала fr = j (klp,,,^ Fro ), где Sг - тол'чино геотексгильного материала, мм;

М<рп - коэффициент поперечно'" фильтрации геотекстиля, м/сут;

["го - плопадь ограждения, через поверхность которого осу?

шествляется отвод воды, м .

Исходной информацией при построении математических моделей-процессов функционирования систем служат данные о назначении и условиях работы исследуемой системы. Для формирования рассматриваемой системы она характеризуется набором свойств, г.од которыми понимаются величины, отражающие поведение моделируемого объекта и учитывающие условия ее функционирования во взаимодействии с вне-зне"' средо1*. Моделируемым объектом является процесс намыва земляного сооружения, а под набором свойств - совокупность параметров, характеризующих намыв.

Для рассмотрения процесса намыва грунта в земляное сооружение представляем поток пульпы на откосе чомыва как в среднем установившиеся неравномерный поток.

Дифференциальное уравнение, описывакгее прохождение потока пульпы по поверхности намываемого откоса, описывается уравнение/ Зкслера, которое имеет виц:

"W + -&Т -

где - твердый расход пульпы. ■ 1

Критическим состоянием системы является такое, при котором (под воздействием резко возросшего давления) может произойти оп-

г?

рокидывание стоек ограждения и прорыв конструкции.

В соответствии с разработанной нами методикой расчета устой чивость стоек может быть обеспечена при соблюдении равенства: Шр(Н-0.5 ?,*>)+( Н-Кф-0.5 ^ +

где & - расстояние между стойками, м; с1 - диаметр стойки;

- плотность грунта основания, т/и3; г - глубина заделки. Процесс функционирования системы можно рассматривать как последовательную смену ее состояний в к-мерном пространстве

г (г,(0,2л(О .....гк(0) 46)

Рассматриваемая система является детерминированной, состояние такой системы можно определить из уравнения

¿) (ГЛ

которое описывает состояние системы в начальный момент времени. Тогда состояние процесса в момент времени может быть од-

нозначно определено из математической модели по известным начальным условиям. Это позволяет строить моделирующий алгоритм процесса функционирования системы. Аналитически алгоритм можно выразить следующим образом.

Пусть задана система, эффективность функционирования которой описывается переменной положительной функцией

Р Р(0,1Мг)"О

где 0 - расход пульпы, подаваемой на карту намыва, м3/час; К - концентрация пульпы; |г - функция, описывающая свойства геотекстильного материала.

Эта функция характеризует интенсивность намыва, т.е. рост высоты намываемого сооружения по времени.

Задача заключается в отыскании оптимального сочетания пара-

ТБ"

метров р = Г ГО^кЩ«,), обеспечивающего Г = Р ( О.МЛг ^люх'

В данной переменно^ функции 0 и задаются, исходя из ! местных условий; функция величина, зависящая от нескольких параметров, причем <7 = соад! для каждого- материала; г г. о. -является величиной переменной, изменяя ее можно регулировать отвод воды с карты намыва..

Расход воды через геотекстильный материал определяется по

формуле: ^ _

Уф Ксрп -у^оС и и Ч ^¿лос- г ^^ ц8)

Для упорядочения экспериментальных работ по определению интенсивности намыва использовали теорию планирования эксперимента.

Для решения применяли рототабельным план второго порядка. Всего по плану проведен 31 опыт с трехкратной повторяемостью.

В результате расчетов в соответствии с матрицей планирования' получена математическая модель в виде полинома I = 0,6386 + 0,0616Х1 +■ 0,0253Х2 4- 0,0133Х3 + 0,001Х4 * 0,0058Х^+ + 0,0055х| 0,000оХ§ + 0,000Ьх| 0,0075X^2 - 0,00125X^3 + +■ 0,0137ХГХ4 - 0,00625Х2Хз + 0,00875Х2Х4 - 0,0025Х3Х4.

Оценка коэффициентов регрессии по критерию Стьюденга при значимости а. = 0,05 показала, что все коэффициенты значимы. Проверка адекватности по критерию Фишера показала, что с вероятностью, равной 95%, математическая модель является адекватной, т.к. Ярает Ртеор.(0,767 < 1,7), т.е. полученная модель адекватно описывает зависимость рассматриваемого процесса от технологического режима.

В четвертой главе разработаны основы технологии гидромеханизированного способа производства земляных работ при надводном намыве с применением огралсдений в виде тубов и завес из геотекстиль-

ного материала и при подводном намыве с использованием завес-ограждений из геотекстиля. Представлена технологическая последовательность выполнения операций при гидронамыве; перечислены рекомендуемые для выполнения работ материалы и требования к ним, а также их потребное количество; определены оптимальные режимы ведения работ и рациональные области применения предлагаемых реие-

НИ'"'.

Пятая глава посвящена экологическому и технико-экономическому обоснованию предложенных ретени"-.

Выполненная в ходе работы оценка воздействия на окружающую среду (ОЮС) гидромеханизированного способа производства работ позволила выделить группы воздействия на экологию района строительства. К первой группе можно отнести воздействия на окрутившие территории, т.е. связанные с отчуждением плопадей под земляные сооружения. Практический опыт показывает, что крутизна откосов зависит преимущественно от гранулометрического состава грунта, особенно от содержания мелких фракций, способа разработки, консистенции пульпы, дальности подачи.

При свободном намыве часть грунта выносится за пределы проектного профиля откоса, занимая в 5-10 раз больше плошадей, чем предусмотрено нормами. Кроме того, излияние объемы грунта, намываемого в тело сооружения, требуют дополнительного отчуждения территорий под строительство, а это в свою очередь вызывает необходимость увеличить расход грунта, а следовательно и плошадь грунтовых карьеров и отстойников для пропуска отработанной воды.

Предложенные в данной работе конструктивные решения позволяет Практически полностью устранить недостатки, о которых говорилось вьгае.

Бо-лервпх, ограждающие конструкции в виде т.убов и завес позволяют отказаться от намыва пионерной тропы и устройства обвалования (пш традиционных способах намыва) и ограничить контуры намываемого сооружения при свободном намыве насыпе1"- с пляжными откосами,! что позволяет резко сократить излишние объемы грунта, а следоваге ;ьно и пло"'2ди, отчуждаемые под строительство.

Во-вторых, предлагаемые решения исключают вынос частиц грунта за пределы контура намываемого сооружения, тем самым предохраняв от замыва ручьи, реки и пониженные места рельефа, снижают негативное влияние на флору и фауну.

В-третьих, благодаря более высоко? фильтрационной способности геотекстиля (по сравнению с фильтрационной способностью грунта обвалования) отжатие воды пульпы происходит быстрее, длительного застоя воды на карте намыва не наблюдается, увеличивается интенсивность намыва, повышается проходимость техники.

Ко второй группе воздействия гидромеханизированного способа производства работ относят воздействия на водоемы. Влияние гидромеханизации земляных работ на качественный состав воды, флору и фауну водоемов определяется минералогическим составом и концентрацией механических взвесей, поступающих в водоем из карьеров и из сбросных водоотводных систем, а также при подводном намыве.

Попадание грунта в водоем практически полностью можно исключить, применяя предлагаемые в данной работе ограждавшие конструкции в виде завес из геотекстильного материала, которые препятствуют распространению частиц грунта за контуры намываемого сооружения. Такое решение позволяет применять гидромеханизированный способ производства земляных работ, не увеличивая концентрацию механических взвесей в водоеме, сохранять естественную прозрач-

.га'

ность и цветность воды, исключает засорение грунтом ложа водоема.

Экономический эффект от внедрения предлагаемых решений получается за счет сокращения объемов намываемого грунта, сроков строительства, величины отчуждаемых под сооружения плотаадей.

Общие выводы.

1. Строительство автомобильных дорог в малоосвоенных районах, например, в нефтегазоносных районах Западной Сибири и Крайнего Севера требует применения эффективных и высокопроизводительных способов комплексной механизации земляных работ. Этим требованиям в полной мере отвечает гидромеханизированный способ производства работ. Однако анализ практического опыта свидетельствует, что применяемые способы гидронамыва земляных сооружений предусматривают устройство первичных обвалований или намыв насыпей с пляжными откосами (от 1:25 до 1:50), что наносит существенный ущерб окружающей среде, ведет к нерациональной трате грунта.

2. В результате анализа существующих решений установлено, что исходя из физических условий отложения грунта на карте намыва возможно использовать следующие принципы ограничения контура намываемого сооружения:

- установка преград или ограждений, препятствующих растеканию пульпы за пределы контура намываемого сооружения;

- регулирование скорости движения пульпы по карте намыва;

- сгущение пульпы на выходе из пульпопровода.

3. На основе исследований, обобщаемых в диссертации, разрабо-

I

таны методы конструирования и расчета основных вариантов конструкций ограждения (тубы, завесы стационарные и сборные) с использованием геотекстильных материалов. Рассмотрены вопросы оптимизации длины тубов и обеспечения устойчивости стоек и других элементов•

из.

ограждения.

4. В целях оптимизации технологических параметров процесса на основе опытных данных разработана математическая модель, позволявшая исследовать зависимость интенсивности намыва сооружений от водопропускной способности материала ограждающих конструкций.

5. Разработаны научные основы технологии намыва земляных сооружений с применением геотекстильных ограждений при надводном и , подводном намыве, позволяющие обеспечить рациональные режимы намыва, сократить технологические перерывы, увеличить темпы работ.

6. Предлагаемые решения позволяют существенно снизить отрицательное воздействие на окружающую среду за счет ограничения выноса частиц грунта за пределы контура намываемого сооружения, 1 тем самым обеспечивают сокращение площадей, отчуждаемых под строительство, затрат на рекультивацию земель и экономию материала. 1

7. Производственная проверка конструкций и технологии показала, что предложенные решения позволяют:

- снизить по сравнению с традиционными способами стоимость работ на 40-60 тыс. рублей на I км насыпи при надводном намыве и на 800-880 тыс. рублей при подводном намыве (в ценах 1989 г.);

- сократить площади временно или постоянно изымаемых из пояьг зования земель для размещения пляжных откосов на 8-15 га на каждый километр намываемой дороги;

- сократить сроки строительства на 40-50 смен при нэдбодноел намыве и на 400-450 смен при подводное намыве.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

I. Методические рекомендации по гздронамыву земляных сооружений с откосами повызенной крутизны. Из-по Союздорнии, 1990 г.

'¿. Гидронамыв земляных сооружений с откосами повышенной крутизны. "Автомобильные дороги", 10, 1991 г.

3. Применение ограждавших конструкций из геотекстиля при гидронамыве земляных сооружений. Тезисы докладов и сообщений на-, учно-технической конференции "Пути экономии при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог и сооружений". Владимир, май, 1993 г.

Подписано к печати 26.04.93г. Формат 60x84/16, Печать офсетная. Бумага офсетная 1,»1. I печ.л. Тираж 100 экз. Заказ 25-3.

Участок оперативной печати Союздорщш

143900, Моск.Обл., г.Баламка-6, и.^нтузиас,тов, 79