автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Совершенствование технологии строительства грунтопленочных противофильтрационных завес

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНСКОЙ ССР КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ГАЛИНСКИИ Александр Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ГРУНТОПЛЕНОЧНЫХ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС

05.23.08- ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КИЕВ 1990

Работа выполнена з научно-исследовательском институте строительного производства Госстроя УССР

Нцучнай руководитель - доктор технических наук, профессор

Ю.И.Беляков

Официальные оппоненты- доктор технических наук, профессор

Ю.А.Соболевский

кандидат технических наук, доцент А.В.Мишин

Ведущая организация - ГПИ "Укрспецстройпроект"

Защита диссертации состоится 1990 г. в

часов на заседании специализированного Совета К 068.05.12 при Киевском инженерно-строительном институте по Адресу: 252037, г.Ккзв-37, Воздухофлотский проспект, 31.

С диссертецией моино ознакомиться в библиотеке Киевского инженерно-строительного института.

„2

Автореферат разослан "^ "( 7 1990 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кацц.техн.наук, доцент

Н.А.Шебек

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Решение проблем охрани подземных вод от загрязнения техногенными стоками промышленных предприятий, а территорий от подтопления имеет особо важное значение в районах сосредоточенного строительства, где значительные территории занимают карьеры открытых горных выработок и хранилища отходов хими -чески:-: предприятий.

Наиболее универсальным и экономичным вариантом решения этих задач является сооружение вокруг источников загрязнения и подтопления противофильтрационных завес способом "стена в грунте" и, в частности, завес из полимерной пленки и грунтового заполнителя.

Увеличивающийся объем строительства грунтопленочных противофильтрационных завес (ГП ПФЗ) объясняется как относительной простотой технологии, отсутствием дорогостоящих материалов, так и повышенной протизофильтрационной надежностью сооружения.

Кроме того, возможно применение ГП ПФЗ при ограждении территорий и хранилищ, зараненных радиоактивными отходами, т.к. поли -этиленовая пленка является экраном для У - излучения.

Рост объемов строительства ГП ШЗ делает чрезвычайно актуальными вопросы, связанные как с обеспечением противофильтрационной надежности завес, так и снижением их себестоимости.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности строительства грунтопленочных противофильтрационных завес.

Основная идея работы заключается в том, что снижение себе -стоимости строительства и повышение надежлости грунтопленочных завес может быть достигнуто за счет совершенствования технологических процессов разработки траншеи и разделения ее ка захватки при использовании нового специализированного оборудования.

Задачи исследований:

- оценка влияния основных конструктивно-технологических параметров навесного оборудозлгая "Струг" на его производительность при разработке траншей глубиной до 20 м в грунтах 1-У группы;

- разработка технологии применения и региональной конструкции ограничителя захватки, обеспечивающих неповреядаемость плен-

ки при его установке и извлечения, а такие определение влияния конструктивно-технологических параметров ограничителя на усилие его извлечения;

- разработка инженерной методики выбора ведущей машины технологии строительства грунтопленочных завес.

Методы исследований: анализ и обобщение; производственный экс перимент; экономико-математическое моделирование с использованием ЭВМ; промышленная проверка полученных результатов.

Научная новизна работы:

- получены закономерности технологического процесса разработ! траншеи навесным оборудованием "Струг" и установлена взаимосвязь между его производительностью и основными конструктивно-технологическими параметрами;

- установлен диапазон эффективной работы "Струга" и предлохе* показатель надежности работы оборудования, учитывающий вероятност! закупорки эрлифта при расчете производительности "Струга";

- аналитически и экспериментально установлена зависимость меа ду усилием извлечения ограничителя из тела грунтопленочной завесы I! технологически!,™ факторами, геометрическими параметрами траншеи 7. конструктивны?.! исполнением ограничителя.

Защищаемые положения:

- оснойные зависимости, определящие конструктивко-технологи ческие параметры "Струга";

- технология применения и конструкция специализированного ограничителя захватки для строительства грунтопленочных завес;

- инженерная методика выбора ведущей машины технологии строительства грунтопленочню? завес;

- технология строительства грунтопленочных завес с применение навесного оборудования "Струг" для разработки траншеи и специализс рованного ограничителя для ее разделения на захватки.

Практическая ценность работы. Разработаны рекомендации по прЕ менению навесного оборудования "Струг" для проходки траншеи в груя тах 1-У группы при строительстве ГП ПФЗ способом "стена в грунте"; предложена новая рациональная конструктивно-технологическая схема ограничителя захватки для строительства грунтопленочных завес; раг работана инженерная мзтодака выбора ведущей мэшины технологии стрс ительства завес.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались ы получили одобрение на Всесоюзной плоде "Передовой опыт организации труда при строительстве заглубленных сооружений методом "стена в грунте" (г-Краматорск, 1982 г.); Всесоюзной школе по строительству сооружений способом "стена е грунте" (г.Москва, 1984 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Опыт внедрения в строительство прошвофильтрациснннх завес и несувдх подземных конструкций, возводимых способом "стена в грунте" (г.Киев, 198с г.); на научно-технических совещаниях в институтах ШОГЕМ (г.Белгород, 1987 г.) и "Укрспецстройпроект" (г.Днепропетровск,

1988 г.); на Ш Всеуральском научно-координационном совещании по рациональному использованию и охране подземных вод (г.Челябинск,

1989 г.); на ме:лдунзродной научно-технической конференции "Трансфер" авангардных технологий механизации строительных процессов -завод - транспортировка - строительная площадка" (г.Варна:, 1989 г.); на научно-тохнической профессорско-преподавательской конференции Белорусского политехнического института (г.Минск, 1990 г.).

Реализация работы. Результаты работы использованы в республиканских строительных нормах "Технология и механизация строитель -ства противофильтрационных завес и монолитных несущих стен способом "стена в грунте", РСН 316-89.

Основные результаты работа внедрены при строительстве проти-вольтрационных завес трестами: "Укргидроспецфундаментстрой" и "Укрбурвод" Минмоятажсиецстроя УССР, "Укрпромспецстрой" Минстроя УССР, в результате чего получен экономический эффект в размере 183 тыс.руб.

Дубликации. По результатам исследований и внедрения технологии опубликовано 26 печатных работ, в том числе получено 14 авторских свидетельств на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и предложений. Содержит страниц

машинописного текста, 52 рисунка, 24 таблица, список использованной литературы из 129 наименований и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для выяснения состояния изучаемой проблемы автором были проанализированы наиболее значимые результаты исследований и внедре-

ния, которые изложены в трудах: В.И.Баловнева, Ю.И.Белякова, Ю.А.Ветрова, И.А.Ганичева, Б.М.Зархина, Е.К.Зельмановича, В.Т. Климова, В.Е.Коваля, Г.Лоренца, А.Н.Мещерякова, И.А.Недорезова, В.Н.Новицкого, В.Л.Оперштейн, В.М.Перлея, В.Г.Гейера, А.Пясков -ского, М.И.Смороданова, Ю.А.Соболевского, П.П.Сорокина, Р.Н.Тка-ченко, К.Федера, Б.С.Федорова, И.В.Феоктистовой, А.Л.Филахтова, В.В.Хейфица, А.М.Чернухина, В.М.НМнблша, М.Г.Янкулина и др.

Проведений анализ литературных и патентных источников показал, что к противофплътрационным завесам постоянного назначения I настоящее время предъявляются повышенные требования - их коэффи -циент фильтрации, как правило, должен быть менее 0,001 м/сут. Такие требования могут быть выполнены при строительстве завес из монолитного бетона, глиноцементной пасты или полимзрной пленки в сочетании с различными заполнителями.

Технико-экономическое сравнение завес показывает, что наиболее целесообразным является применение грунтопленочных противо -фильтрационных завес, объем строительства которых только на Украине в ближайшие пять лет составит более 300 тыс.м^.

Строительство ГП ГОЗ представляет собой комплексную технологию,. включающую в себя ряд законченных, но взаимосвязанных между собой процессов, основными из которых являются: разработка тран -шен под защитой глинистого раствора, укладка в траншею полимерной пленки', установка ограничителей захватки, укладка в траншею комовой глины и извлечение ограничителей (рисЛ).

Ведущим процессом технологии строительства завес является разработка траншеи, которая может вестись траншеекопателя:® различных типов и принципов действия: СВД-500Р-1М, Ш-0.5/50-2М, 30-5122А и т.д.

Проведенные автором исследования позволили установить, что доля разработки траншеи в общей стоимости работ по строительству завес достигает 70-80 % с тенденцией увеличения в случае разработ ки грунтов с прослойками прочных пород. Поэтому одним из направ -лений снижения себестоимости завес было выбрано снижение стоимости разработки траншеи.

В результате реализации на ЭВМ, предложенной автором эконо -мико-математической модели, основанной на оценке эффективности применения траншеекопателей (с соответствующим им комплектом вспо

Рис.1 Технологическая схема строительства грунтопленочной завесы

I- "Струг", 2- компрессор,, 3- глиномешалка, 4- укладчик . пленки, 5- ограничитель,,6- кран, 7- бульдозер, 8- экскаватор, 9- пленка, Ю- заполнитель, II- отстойник, 12-транаея

уагательных машин) но минимуму приведенных удельных затрат на один I ад2 проекции боковой поверхности траншеи, в зависимости от объемов работ на объекте, производительности траншеекопателя в различных грунтовых условиях и требуемых сроков строительства, •разработана инженерная методика выбора ведущей машины технологии строительства завес, представленная в виде номограмм.

На основании этой методики установлено, что снижение стой -мости разработки траншеи, особенно в грунтах с прослойками прочных пород, может быть достигнуто за счет применения созданного в НИИСП Госстроя УССР при непосредственном участии автора универ -сального навесного оборудования "Струг", технические характеристики которого позволяют разрабатывать траншеи глубиной 20 и шириной 0,6 м в грунтах 1-У группы. Однако для эффективного использования этого оборудования необходимо установить влияние основных конструктивно-технологических параметров разработки траншеи "Стругом" на его производительность.

Навесное оборудование "С?руг" к экскаватору 30-6П2Б (а.с. СССР 924336, 1170106, 1263749, 1286693) состоит из кдиновид -ного рабочего органа массой 4,5 т, направляпцей стоики, совмещенной о подъемной трубой эрлифта, телескопической рамы с пнеклогид-роусшштелем, обеспечивающей перемещение рабочего органа на шаг, равный толщине стружки.'Скатый воздух и смеситель эрлифта подается от компрессоров. С одной стоянки базовой машины разрабатывается траншея длиной 0,8 и.

При работе "Струга" предусмотрено два режима работы: для мягких грунтов - статический, под действием силы тяжести рабочего органа, а для разработки прислоек прочных грунтов - ударный.

Элективная работа "Струга" возможна при условии устойчивого взаимодействия стругового рабочего органа и эрлифта, определяемого выбором таких конструктивно-технологических параметров, которые с одной стороны, предотвращали бы закупорку входного окна эрлифта избыточным грунтом, а с другой - обеспечивали бы максимально допустимую загрузку эрлифта.

Анализ работы траншеекопателей, оборудованных эрлифтом и клиновидных рабочих органов землеройных машин позволил установить граничные условия, выполнение -которых обеспечивает устойчивое взаимодействие стругового.рабочего органа и эрлифта: - объем грунта,

разработанный струговым рабочим органом в единицу времени (производительность рабочего органа (2 с) не должен превышать объема грунта, транспортируемого эрлифтом в единицу времени (производительность эрлифта по грунту Оз ); средняя скорость движения рабочего органа в процессе отделения стружки грунта от массива не должна превышать скорости опускания куска грунта в глинистом растворе, т.к. в противном случае, разработанный грунт сконцентрируется перед ножом рабочего органа и по достижению входного окна эрлифта, забьет его.

Эти условия описываются неравенствами:

6! с -кр & = г? ? (i)

IV < (2)

где О.Э - производительность зрлкФта по пульпе, м5/о; ^р - коэффициент разрыхления грунта; ,<г - объемная концентрация грунта в пульпе; Уср - максимально допустимая средняя скорость движе -ния рабочего органа в процессе отделения стружки грунта, м/с;

[/к - скорость погружения куска грунта в глинистом растворе в траншее под действием силы тяжести, м/о.

С учетом указанных граничных условий аналитически было обосновано выражение для определения Уср , а также на основании теории эрлифтов и теории движения куска грунта в жидкости применительно к работе "Струга" получена зависимость для определения допустимого размера куска грунта оСр , транспортируемого эрлифтом: _

(¿в ■ В . сГ ■

г/ -о/.?/ О я Сг-Уп _

^ ' '[¿ггС'^ч-ю-?

где О а - расход воздуха, м3/с; В - ширина траншея, м;

сГ - толщина стружки, м; с^тл*и ^ - удельный расход воздуха соответственно при максимальной подаче эрлифта и приведенный к среднему монометрическсму давлению по длине подъемной трубы эрлифта, м3/м3; % - внутренний диаметр подъемной трубы эрлифта, п; Уг к вп - удельный вес соотьетственно куска грунта и пульпы, кН/м3; С/ - коэффициент сопротивления движении твердого тела в жидкости;

I/ __С*в ■ ¿¿г , .

^¿р -~д л „лх „г (3)

• fr- ускорение свободного падения, м/с^.

В качестве основного метода исследований технологии разра -ботки траншеи "Стругом" был принят метод производственного эксперимента, задачей которого являлся выбор оптимальных конструктив -них в технологических параметров оборудования, обеспечивающих эффективную разработку траншеи в различных гидрогеологических условиях строительной площадки, а . также проверка теоретических предпосылок и зависимостей,полученных при описании условий взаимодей -ствия стругового рабочего органа и эрлифта.

Зта задача решалась на трех опытных участках при строительстве протквофильтрационных-завес в г.Марганце в 1982 г., в г.Кяро -вогрэде в 1984 г. и в г.Яворово в IS8? г.

На основании материалов'полевых и лабораторных работ в раз -резе активной зоны участков были выделены инженерно-геологические элементы, которые подразделялись на следующие'группы грунтов по трудности разработки: I-ÏÏ - пески, супеси к суглинки мягкоплаотич-ные; "Ш-1У - суглинки тугопластачные' и гликы; У -- известняки трещиноватые и эллювий коренных пород.

Эффективность работы "Струга" оценивалась по результатам замеров производительности эрлифта по грунту ¿2 у..

Анализ работы траншеекопателей, оборудованных эрлифтом, а также предварительных исследований работы "Струга" показал, что основными факторами влияющими'нз'эффективность работы оборудова -ния являются: прочность разрабатываемого грунта, толщина 'стружки сГ , расход воздуха Qs , внутренний'диаметр подъемной трубы эрлифта 0 } для изучения совместного действия которых был применен метод планирования эксперимента. ' -

С учетом того, что в условиях натурного эксперимента направленное изменение прочности разрабатываемого грунта практически невозможно, влияние технологических и конструктивных факторов • ( Q.B, ci, 3 ) на функцию ,отклика - Q j , изучалось для фиксированных груш грунтов (1-Ц; ПНУ; У).'

Для оценки влияния факторов на функцию отклика был проведен полный трехфакторный эксперимент при условии изменения факторов на двух уровнях. Статистическая обработка результатов экспериментов позволила получить уравнение perpeccmit для определения C2.Ç для рассматриваемых груш грунтов.

п т~/7

__ =_2,57-26,68 сГ +7,95 О в -Э, 5 ® +197,1 - а

~ =^2,84-25,52 сГ +7,16 <йз -9,94 0 +183,5 £>/? (5)

2,96+14,72 сГ -3,49 (¡¿в, -10,4 & +20,6 О в ■ 0

на основании которых был определен диапазон эффективной и мало -эффективной работы оборудования в заданном интервале варьзрова -ния факторов.

Установлено, что расход воздуха Доказывает наибг~--ее влияние на производительность , которая в заданных условиях в зависимости от грунта изменяется в 4-13 раз, э то время как изменение толщины стружки сГ и диаметра подъемной трубы эрлифта Ю приводит к изменению всего в 1,3-1,6 раза.

Относительная ошибка в определении производительности эрлифта по грунту, рассчитанной по Полуниным уравнениям регрессии не превышает 15 %.

Совместное рассмотрение уравнений (5) о выражением (I) и с учетом того, что = Уер ■ о~- & были получены уравнения регрессии для определения \/ср

37,06+3,58/0^ +п,05 / сГ -13,19 ¡6 /сГ +273,7

32,72+3,64/сГ +9,18 <$? / с/" -12,75 & /с/" +235,21 Ое (6)

18,17+3,65/сГ -4,3 <2& /сГ -12,8 £ /сГ +25,41 С?* ■ 8/сГ

Установлено, что абсолютная погрешность между значения® до-пустшяои средней скорости движения рабочего органа Уса полученными аналитически и экспериментально, не презышает 0,06 м/с. Однако при этом в зоне наиболее эффективной работы оборудования, ссот-ветствутсщей расходу воздуха 0,3-0,45 и3/с относительная погреш -кость находится в пределах 20-40 %.

На основании совместной обработки результатов эесперименталь-ных и аналитических исследований был предложен поправочный ксеф -фициент Лу , вводимый в знаменатель выражения (3). При Я) = = 307 мм и фв = 0,45 м3/с , =: 1,25 - 1,48, а при ® =

- 410 мм и $ в = 0,3 м3/с , = 0,72 - 0,83. Для других сочетаний Я. и фз в исследуемом интервале варьирования I.

Применение больших значений коэффициента ¿'у соответствует разработке прочных грунтов и большим значениям толщины стружки сГ , а введение среднего значения ^^ дает относительную

погрешность в определении I/£у> , не превышающую ю %.

Важным аспектом работоспособности навесного оборудования "Струг" является правильный выбор толщины срезаемой стружки сГ , допустимый размер которой оценивался по куоковатости грунта, извлекаемого эрлифтом и устойчивоста работы эрлифта в процессе отделения стружка от массива грунта.

Экспериментальными исследованиями было установлено, что максимальный размер куска грунта I-П группы ( У г < 1^8-17,2 кН/м3) практически не зависит от толщины срезаемой стружки, изменяемой i установленных пределах варьирования (0,05-0,1 м) и не превышает 40-60 мм с содержанием в объеме извлеченного грунта до II %. При атом основная часть извлеченного грунта представлена смесью песчаных частиц с кусочками грунта, размер которых не превышает 6-10 мм.

В то же время при разработке глинистых грунтов (Ш-1У группа, }fn ^ 17,1-19,4 кН/адэ) наблхдалась тенденция увеличения размера извлекаемых кусков грунта при увеличении толщины стружки. Так.прг толщине стружки 50 мм максимальный размер куска составлю 150 -- 180 мм с содержанием в объеме до 4 %, а при толщине 100 мм -соответственно 180-220 ым и I

Разработка глинистых грунтов такими стружками приводила к частым закупоркам эрлифта, что объяснялось образованием "сливной' стружки Есдедствии действия гидростатического давления.

Для предотвращения этого явления на струговом рабочем органе были установлены "ломатели" стружки, что позволило получить при толщине стружки 50 мм куски о максимальным размером 90-120 мм ' с содержанием в объеме разработанного грунта до 8 %, а при: толщзш стружки 100 мм - соответственно 120-150 мм и 4 %.

При разработке известняков (У группа, ¿iг = 14,0-14,2 кЦ/м3] при внутреннем диаметре подъемной трубы эрлифта ¿1 = 410 мм, ма: симальный размер извлеченного куска при стружке 25 мм-составлял 90 мм, а при стружке 50 мм - 120 мм с содержанием в объеме извлеченных кусков известняка соответственно.6 и 2 %.

В то же время при разработке эллювия (¿fr =21,0-21,4 кН/м3) максимальный размер куска грунта, извлеченного эрлифтом, с ¿3 -= 307 мм при толщине стружка S = 25 мм находился в пределах 9G--120 мм, а при сГ = 50 мм ~ 120-150 мм с соответствующим содер -

яанием в объеме грунта 8 и 4 %.

Увеличение размера извлекаемого эрлифтом куска грунта при уменьшении диаметра подъемной трубы эрлифта и увеличении удельного веса грунта при постоянном расходе воздуха, говорит о более эффективной работе эрлифта "Струга" с внутренним диаметром подъемной трубы $ =307 мм.

По результатам замеров кусковатости были построены кривые Фракционного состава извлекаемого грунта (рис.2), анализ которых показал, что существует определенный процент кусков, размер которых превышает не только максимально допустимый размер с^р »рассчитанный по формуле (4), но и размер куска, равный 1/3 ¿> .

Вероятность закупорки эрлифта или того, что кусок грунта недопустимых размеров не будет поднят на поверхность, что ведет к снижению производительности "Струга", предлагается оценивать показателем надежности работы См , который зависит как от физико-механических характеристик грунта, так и от конструктивно-технологических параметров оборудования

/V, =__Р" ' ^ (7)

Рм • с(р 4 ■

где Рб и Рм - процентное содержание кусков, размер которых соответственно превышает допустимое значение (1/3 Ю или ) или меньше его, %•, - фактический максимальный размер куска грунта, извлеченный эрлифтом, м; я^г- - допустимый размер куска грунта (1/3 Э или Ыр '), м.

В зависимости от того, относительно какого размера допустимого кускэ грунта (1/3 >3 или ¿¿р ) ведется расчет ¿V , соответственно получаем показатель надежности работы по закупорке эрлифта Сц или по неподъему кусков • Результаты

расчета исследуемых грунтов показывают (табл.1), что

показатель надежности работы С^ в исследуемом интервале варьирования факторов более значим, чем См - Поэтому для гаранта -рованного извлечения кусков грунта, превышающих 1/3 , авто -ром был предложен специальный П-образный ковш, применяемый сов -местно со струговым рабочим органом.

п

р)

б)

сг

а

с

\

К ✓

> 1

// <1 л

V •

/

Г'

¡1

11

с.01 «и

№

Лор.шкала Размер фракции Ц,

о,® о,вз ы ц/г Лог.школа Размер фракции с{', м

в)

т щ ем о,1 Лог.шкала Размер фракции Сл , м

<ЩоМ

Лог.шкала Размер фракция с(, ы

Рис.2 Фракционный состав грунтов; извлеченных эрлифтом

" Струге "

а- мягкий суглинок, б- глина, в- известняк, г- эллювий; I- прис^О,05м, 2- прис^О, 1м, 3- при0^=0,05м с лоыателями стружки, 4- при ¿"»0,1м с «окателюга с*руккв, 5- при<Г*0,025м

и

Таблица I

Показатель надежности работы

эикенование грунта сполнение рабочего ргана м 1/3®, м м I' /К

эсоввдный суглинок ягкопластичный 0,104 0,102 0,05 0,10 0,06 0,06 I I I I

Рабо- с лома— 7ГГТТ_ чий тела® 7шнз орган . 0,088 0,102 0,05 0,10 0,12 0,15 0,89 0,81 0,94 0,90

без лома те лей 0,088 0,102 0,05 0,10 0,18 0,22 0,52 0,38 0,75 0,52

звеотняк ре виноватый 0,044 0,137 0,025 0,05 0,09 0,12 0,72 0,42 I I

ллтазпй коренных ород 0,077 0,102 0,025 0,05 0,12 0,15 0,80 0,39 0,94 0,46

Установлено, что между толщиной струнки (Г (т расчетным-значе-Егем сСр существует корреляционная связь, которая в диапазоне эф-эктивной работы "Струга" при £) - 307 ш и (¿в = 0,3-0,45 м3/с писнвается эмпирической зависимостью

сГ = ^ ■ (9)

це К^ - эмпирический коэффициент, равный 0,8-1,0 - для песков, Тлесей и мягкоплэстичных суглинков; 0,4-0,6 - для глины; 0,25-0,35 ля известняка и эллшзия.

На основании проведенных аналитических и экспериментальных ^следований предложена формула для расчета производительности звесного оборудования "Струг", учитывающая влияние исследуемых энс труктивно-технологических параме тров.

/7 - 3GOO-Ktf-cip-B-HT.C#

+ !—£.■ + '¿пер

где Hi и Hj - мощности сдоев грунта, разрабатываемого соответ -ственно б статическом и ударном режима* работы, м; hyff - глу -бина внедрения рабочего органа в грунт за один удар, дли-

тельность ударного цикла, с; £- время перемещения рабочего органа на шаг, равный толщине срезаемой стружи, с.

Получение низки* коэффициентов фильтрации грунтопленочных завес возможно при условии обеспечения целостности пленочного проти-вофильтрационного экрана при выполнении всех технологических one -раций.

Это в полной мере относится и к процессу разделения траншеи с пленкой на захватки с помощью ограничителей, так как при любом из способов создания пленочного экрана в траншее (непрерывном или отдельный полотнищами) установка ограничителей, с целью обеспечения сплошности пленочного экрана, осуществляется после укладки пленки в траншею и, зачастую, ведет к ее повреждению.

Поэтому одной из задач являлась разработка технологии приме -нения и рациональной конструкции ограничителя захватки, обеспечи -вавдего недоврездаемость пленочного экрана.

Для решения этой задачи были классифицированы требования, предъявляемые к ограничителя:.! захватки при строительстве ГП ПФЗ, которые объединили как общие конструктивно-технологические требования, предъявляемые ко всем ограничителя,!: - способность удерживать давление материала заполнителя траншеи; полное перегораживание сечения траншеи, так и дополнительные требования: - неповрек-даемость пленочного экрана в процессе установки и извлечения ограничителя: обеспечение снижения с:тл сопротивления извлечению ограничителя.

В соответствии с предъявляемыми требованиями были отобраны варианты конструктивно-технологического исполнения ограничителей и проведена их технико-экономичбское сравнение по минимуму затрат, приходящихся на I цикл (установку и извлечение) 'работы ограничи -теля при глубине траншеи 20 и ширине 0,6

В качестве основного технологического параметра, влиявдего на величину затрат и определяющего технологичность конструкции, выбрано усилие извлечения огрзничителя <$ из тела грунтопленоч-ной завесы, определяемое по предлагаемой автором зависимости.

где <9 - сила тяжести ограничителя, кН; Етр - сила трения по боковой поверхности ограничителя, кН; Рз - сила сопротивления извлечению ограничителя, обусловленная действием вакуумного (поршневого) эффекта, кН; - коэффициент запаса; Ум - удедь -.ннй вес материала заполнителя; кН/м3; Мт - глубина траншеи, м;

У - угол внутреннего трения материала заполнителя,град.; Рг. -атмосферное давление, кПа; В - площадь поперечного сечения ограничителя, м^.

Технико-экономическое сравнение вариантов позволило установить, что наиболее эффективной является конструктивно-технологическая схема ограничителя (рис.3) с сечением эллипсовидной формы, с чехлом из полимерной пленки и антифрикционной смазкой, наносимой на корпус ограничителя (а.с.№ П42574). Расчетное усилие извлечения такого ограничителя после двухсторонней обсыпки его грунтом составляет 204 кН.

Экспериментальные исследования технологии применения ограничителей проводились в производственных условиях при строительстве Ш ПФЗ хвостохранилищэ Яворовского ПО "Сера".

Для проведения экспериментов были изготовлены шесть ограничителей с сечением эллипсовидной формы длиной от 19 до 27 м.Чехлы диаметром 750 мм для ограничителей изготавливались из стабилизи -рованной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм по ГОСТ 10354-82, а в качестве антифрикционной смазки использовалось машинное масло марки МТ-16Д по ГОСТ 6360-83.

Для извлечения ограничителей совместно с краном МКГ-25БР было предусмотрено применение специально изготовленной треноги,обес-печиванцей усилие извлечения 1000 кН. Фиксирование текущих значений усилия извлечения производилось динамометром растяжения типа ДПУ-20-2, который при извлечении ограничителей без чехла уста-

навливался в ветви сдвоенного полиспаста треноги, а при извлечении ограничителей в чехле - непосредственно между криком крана и ограничителем.

В целях сравнения усилий извлечения ограничителей из тела грунтопленочной завесы глубиной IIs 25 и 26,5 м было произведено 10 установок и извлечений ограничителей без чехлов.к 10 - в чехлах из полиэтиленовой пленки с предварительной смазкой корпуса машинным маслом.

Установлено, что усилие извлечения ограничителя без чехла из тела завесы, глубиной 25-26,5 м составляет 250-1000 кН, что в 4-5 раз больше усилия извлечения ограничителя в чехле (210-220 kî В то же время при глубине траншеи II м усилия извлечения ограничителей без чехла и в чехле отличаются в 1,7-2 раза и составляют соответственно I34-I4I кН и 66-70 кН.

Показательным является изменение усилии б процессе извлечена ограничителей (рис.4). Так, для ограничителей без чехла наиболее динамично (на 70-75 %) уменьшение усилия происходит при извлечени первых S-4 метров ограничителя, а для ограничителей в чехлах зна чительное уменьшение усилия происходит уже при извлечении первого метра и составляет 45-48 % при глубине завесы 25-26,5 м и 60-65 % для завесы глубиной II м.

Проведенные исследования показали, что на усилие извлечения ограничителя оказывает влияние время его нахождения в траншее, за полненной комовой глиной. Причем в наибольшей степени это сказы -вается на ограничителях без чехлов. Так, увеличение времени нахож дения ограничителя в теле грунтопленочной завесы глубиной 25 м с 26 до 66 часов увеличивает усилие его извлечения на 310 кН. В то же время для ограничителя в чехле временной фактор в исследуемом интервале практически не влияет на усилие извлечения, увеличивая его всего на 40 кН.

Таким образом можно утверждать, что .наличие чехла-из полиэти леновой пленки и смазки позволяет не только уменьшать усилие из -влечения, ко предотвращать его значительное нарастание при дли -тельных технологических перерывах.

При строительстве Ш ШЗ глубиной 25 м при ширине полотнищ 8-10 м технологический цикл (время между укладкой смежных полотни пленки) в среднем составляет 20-24 ч.поэтему извлечение ограничи-

ччч

— I — : \Т'П 1})

Рис.3 Конструктивно-технологическая схеаа ограничителя с игс.-см кэ лоллцерной пленки

1-елляпсогадна» труба,- й-дгахол, З-знтгфргкци-онная смазка, 4-пленочное полотнище, 5-трашея с глинистцу раствором, 6-заполнитель

б)

Ряс. 4 Графзк завист*ости$=|^/7^прл глубине транзеи:

а- 25-26,5 м, б- II а; 1,2,3- ограничители без чехла, 4,5,6- ограничители с чехлом

телей в чехлах, как правило, производится не позднее 24-30 ч после их двухсторонней ебсыдки комовой глиной. Это позволяет использовать для их извлечения краны грузоподъемностью 25 т без дополнительных приспособлений. При этом обязательно применение измерительных средств, указывающих фактическое усилие извлечения.

В процессе исследования технологии применения зллипсовидногс ограничителя было определено, что для траншеи глубиной 25-26,5 м минимально допустимое количество ограничителей равно трем, а при глубине траншеи до 15 м возмояно применение двух ограничителей.

Для проверки повреждаемости пленочного экрана в процессе установки и извлечения ограничителя захватки, а также при заполнении траншеи комовой глиной был предложен и опробован способ кот: троля целостности пленочного экрана (а.оЛ 1583517), заключакций-ся в том, что в полотнище пленки ввариваются I/-образные проводники, выполненные из изолированной проволоки в виде плоской спирали, а разрыв или недопустимое удлинение полотнища пленки фиксируется по обрыву проводников, о чем свидетельствует отсутствие электрического сигнала на контрольно-измерительном приборе.

В процессе проведения измерений на уложенных в траншею контрольных полотнищах пленки установлено, что после установки ограничителей, укладки в траншею комовой глины и извлечения ограничителей повреждений полотнищ нет.

Сопоставительный анализ технико-экономической эффективности технологий строительства грунтопленочной завесы с применением дш разработки траншеи навесного оборудования "Струг", а для разграничения траншеи на захватки-эллидсовидных ограничителей, с технологией строительства глиноцементной завесы показывает, что стои-? ?

мость I м Щ ПФЗ на 9,3 руб.ниже стоимости 1м глиноцементной завесы, при экономии цемента (90 кг/м^), бентонитового порошка (НО кгДг) и трудозатрат (1,3 чел.~ч/м2).

ОНИИЕ швода И РЕКОМЕНДАЦИИ

I. Аналитически и экспериментально исследована и отработана на трех опытных участках в грунтах 1-У группы технология разработки траншеи "Стругом". Установлено алиянзге конструктивкэ-технологи -ческих параметров: толщины струаки, расхода воздуха и внутреннегс диаметра подъемной трубы эрлифта па производительность оборудова-

нил и определен диапазон его эффективной работы. Предложена зависимость для определения допустимой средней скорости движения рабочего органа в процессе отделения стружки грунта.

2. На основн анализа фракционного состава извлекаемого грунта получена эмпирическая зависимость толщины стружки от допустимого размера куска грунта и предложен показатель надежности работы оборудования, зависящий от вида разрабатываемого грунта, толщины стручки, исполнения рабочего органа и определяющий вероятность закупорки эрлифта при расчете производительности "Струга".

3. Разработана инженерная методика выбора ведущей машины технологии строительства противофяльтрационных завес, позволяющая с помощью номограмм определить рациональный комплект машин для разработки траншей и установить область их эффективного применения.

4. Классифицированы требования, предъявляемые к ограничителягл захватки при строительстве грунтопленочннх завес и на основе технико-экономического анализа предложена новая рациональная конструктивно-технологическая схема ограничителя с сечением эллипсовидной формы и чехлом из полимерной плешей. Получена зависимость для расчета усилия извлечения ограничителя из тела завесы.

5. Аналитически обоснованы и экспериментально, в производственных условиях, подтверждены преимущества предложенной технологии применения п конструкции специализированного ограничителя, выра -зивщиеся з снижении усилия извлечения из тела грунтопленочной завесы и неповреждаемости пленочного экрана завесы при его установке и извлечении.

6. В результате проведенных исследований предложена новая конструктивно-технологическая схема строительства грунтопленочшх протизофильтрационных завес способом "стена в грунте" с примене -нием для разработки траншеи навесного оборудования "Струг", а для разделения траншеи на захватки - специализированного ограничителя эллипсовидного сечения б чехле из полимерной пленки.

. 7. Результаты исследований использованы: трестами "Укргидро-спецфундаментстрой", "Укрбурвод" Минмонтажспецстроя УССР и "Укр-промспецстрой" Минстроя УССР при строительстве грунтопленочннх завес, а также при разработке республиканских строительных норм РСН-316-88 "Технология и механизация строительства противофильтрэ-ционных завес и монолитных несущих стен способом "стена в грулте".

Экономический эффект-от. внедрения результатов исследований при' строительстве грунтопленочных завес хвостохранилища Яворовского ПО "Сера" и Новогреблянского водохранилища составил 183 тыс.руб.

■■ Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих трудах:

• I. Галинский A.M. Расчет производительности грейфера при работе в среде глинистой суспензии/В кн.Комплексная механизация к , механовооружение строительства. - К.: Изд.НлИСП Госстроя УССР, Ï98I. - С.9-13.

2. Выбор машин, для разработки- траншей при строительстве coop, жешш методом "стена в -грунте"/Галинский A.M. - Строит.пр-во, К., БудГвельник, 1984. - Вып.23..- С. 13-15.

3. Галинский A.M. Механизация разработки траншеи в грунтах с прослойками скальных пород'при строительстве-сооружений методом "стена в•грунте". -Тезисы'докладов Всесоюзной школы "Строительст во подземных сооружений, и противофильтрационных завес способом "стена в' грунте",.M.i - 1984.:- С.40-41.

. '4; Строительство грунтопленочной диафрагмы.со склейкой верти кальных стыков/Чернухин А..М., 'Литьков Э.С., Галинский A.M. - Пром стр-во и инженерныесооружения. К.,, 1985. - С. 24-26.

5. Выбор-технологических параметров разработки траншей навес mai оборудованием "Струг"/Галинскш A.M. - Строит.пр-во, К. ,;Буд1 вельник: 1987. Вып.25.С. ■'.•.;..

- - '. 6. Определение области, эффективного применения машин для раз работки траншей 'при строительстве сооружений методом "стена.в гру те ."/Галинский A.M. - Проектир. и стр-во■заглубленных в грунт cooi женийи конструкций..К., 1987. - C.II-I7.- -

7. Технология а механизация, строительства.противофильтраци -онных завес и монолитных.несущих стен способом ;"стена в .грунте" ' РСН-ЗГ6-88/Снисаренко В.И., Чернухин A.M.-,,' Галинский A.M. и др.

- НИИСП Госстроя УССР,. К., 1988. --49 с.

8. Навесное оборудование "Струг" для разработки траншей др£ строительстве подземных сооружений способом "стена в грунте"/Га-ленсквй A.M., Еэбешко А.5. - Информационный-листок, УкрНИИНТИ, К. 1988. : - '

9. Технология строительства грунтопленочных противсфильтра-ционннх завес/Чернухин A.M., Галинский A.M. - Информационный листок, ВШЖ Госстроя УССР, К., 1988.

10. Грунтопленочная диафрагма в основании плотины хвостохра-нилища/Бандырский И.К., Чернухин A.M., Галинский, A.M. и др. - Пром. стр-во и инж.сооружения, 1989. - I. - С. 10-12.

11. Лабораторные исследования способа герметизации полимерных пленок в глинистой суспензии/Чернухик A.M., Галинский A.M. - Стр. пр-во, К., Еуд1вельник, 1989. Внп.28. - C.S9-42.

12. Прогрессивная технология защиты грунтовых вод от загрязнений/Подольский Е.И., Чернухян A.M., Галинский A.M. и др. -Мон -тажные и спец.работн в стр-ве. - 1989. - $ 4. - С.21-22.

13. A.c.tt 916673, СССР Е 02 5/20, Траншейный экскаватор/ Мотальный B.C., Ткаченко Р.Н., Галинский A.M. и др. - 1982,Бки. Я 12.

14. А.с.й 924336, СССР Е 21 В 7/24, Устройство для разработки траншей/Галинский A.M., Карпенко В.А., Бабушкин Г.У.и др. - 1982, Бш. № 16.

15. A.c. й II42574, СССР Е 02 В 3/16, Способ возведения про-тивофильтрационной диафрагмы/Гэлинский A.M. и Чернухин A.M. -IS85, Бш.й 8.

16. А. с .Je II50290, СССР Е 02 В 3/16, Способ возведения про-тивофильтрационной диафрагмы/Галинский A.M., Ткаченко Р.Н., Фслах-тов А.Л. и др. - 1985, Вол. Ш 14.

17. A.c. В II70I06, СССР Е 21 В 7/24, Траншеекопатель/Галин-ский A.M., Ткаченко Р.Н. и Чернухин А.М. - 1985, Бш. JS 22.

18. A.c. № 1240892. СССР Е 02 Д 17/00, Струговая установка для образования траншей/Галинскай A.M., Ткаченко Р.Н., Филахтов А.Л. и др., 1986, Бал. № 24.

19. A.c. lb 1263749, СССР Е 02 Д 17/00, Струговый траншееко-патель/Галинскпй A.M., Сяисаренко В.И., Духановскин E.II. и др.

- 1986, Бки. !е 58.

20. A.c. й 1283430, СССР Е 02 В 3/16, Способ возведения про-тивофильтращганной диафрашы/Галинский А-М., Чернухин A.M. и Лирник В.И. - 1987, Бюл. Ш

21. A.c. № -1286693, СССР Е 02 5/20, Транпзеекопатель/Галвн-ский A.M. - 1987, Бш. № 4.

22. A.c. iS I2S3G64, СССР E 02 В E/I6, Способ возведения многослойной пленочной противофильтрационнои диафрагмы/Галинский A.M., Чернухин A.M. и Ратнер Я.Л. - IS87, Бш. й 10.

23. A.c. а 1303653, СССР Е 02 В 3/16, Способ возведения противофильтрационной даафрагмы/Галинский A.M., Чернухпн A.M., Кухановский Е.П. и др. - 1987, Вол. .а 14.

24. A.c. J5 1446221, СССР Е 02 В 3/16, Способ контроля пленочной противофильтрационной диафрагг.{ы/Галинский A.U. и Чернухин A.M. - 1988, Еюл. JÜ 47.

25. A.c. Ji 1449627, СССР Е 02 В 3/16, Лротивофильтрационная диафрагма и способ ее возведения/Чернухин A.M., Галинскии A.M., Смородьнов Ы.И. и др. ~ 1989, Еюл. № I.

26. A.c. й I5835I7, СССР Е 02 В 3/16, Способ контроля целое тности противофильтрационного пленочного экрана/ГалинскиЗ А.Ы. и Чернухин A.M. - 1990, Бш. й 29.