Строительство дамб и плотин особенности уплотнения грунта

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН

Насыпные грунтовые плотины — Укладка грунта

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Укладка грунтов представляет собой основную группу технологических процессов, выполняемых при возведении таких качественных насыпей, как грунтовые плотины. По этой причине укладка занимает наибольшее время и требует наибольших капиталовложений. Все основные параметры укладки задаются еще на стадии проектирования плотины.

Укладка грунтов включает в себя следующую цепочку последовательных технологических процессов:
– подготовка естественного основания;
– отсыпка грунтового материала (в пределах технологических карт);
– разравнивание грунтового слоя на расчетную толщину и его планировка;
– уплотнение грунтового слоя;
– контроль коэффициента уплотнения и подготовка спланированной поверхности к укладке вышележащего слоя.

Принципиальная схема разбивки на карты при возведении однородной земляной плотины

2 ПОДГОТОВКА ЕСТЕСТВЕННОГО ОСНОВАНИЯ

Качественное проведение работ по подготовке природного основания очень важно. Оно позволяет обеспечить заданное в проекте надлежащее сопряжение искусственного сооружения (плотины) и естественного грунтового массива.

В общем случае подготовка основания может включать в себя следующие этапы:
1. Лесосводка — удаление деревьев, зарослей кустарника, мусора, пней.
2. Выемка котлована — в соответствии с геометрией, заданной в проектной или рабочей документации. Выемка производится с недобором до проектной глубины на величину 0,2—0,3 м. Недобор необходим для предохранения непосредственной подошвы будущего гидротехнического сооружения от длительного атмосферного воздействия.
3. Удаление ослабленных и некондиционных естественных грунтов — производится в случае необходимости, устанавливаемой в проекте.
4. Составление акта готовности естественного основания. Акт подробно отражает характер и объем всех выполненных строительных работ, а также фактическое состояние основания.

3 ОТСЫПКА ГРУНТОВОГО МАТЕРИАЛА

Отсыпка любых типов грунтов в тело грунтовой плотины производится по технологическим картам. Каждая технологическая карта представляет собой отдельную огороженную площадку (участок), в пределах которой выполняется обособленный вид работ. Количество и состав таких карт определяется в проекте организации строительства (ПОС), и во многом зависит от размеров плотины и принятой интенсивности земляных работ. Как правило, стремятся сравнять количество технологических карт и количество технологических операций. Равенство этих двух параметров позволяет обеспечить непрерывность всего цикла земляных работ: отсыпка → разравнивание → уплотнение → контроль качества. Это достигается благодаря полному исключению простоев и пауз в работе строительной техники и рабочих. Например:
– технологическая карта на отсыпку;
– технологическая карта на разравнивание;
– технологическая карта на уплотнение;
– технологическая карта на контроль качества выполненных работ.

Между собой технологические карты должны сопрягаться достаточно пологими откосами (около 1:3). Это необходимо, чтобы между картами не образовывались строительные грунтовые швы. Наличие таких швов после постановки плотины под напор водохранилища ведет к возникновению в её теле сосредоточенной фильтрации, что крайне опасно. Если сопряжение технологических карт происходит вдоль линий тока будущей (предполагаемой) фильтрации воды, то необходимо устройство прямо на поверхности сопрягающихся откосов борозд или штраб. Такие борозды должны располагаться поперек направления фильтрации. Борозды способствует удлинению пути фильтрации, что благоприятно влияет на фильтрационную прочность тела плотины.

По высоте технологические карты желательно отсыпать, выдерживая примерно одну общую высотную отметку. Разница между картами по высоте не должна превышать 3 м.

Наиболее ответственной работой по отсыпке является устройство переходных фильтровых зон, которые разделяют основные призмы плотины и глинистое ядро или экран. Сопряжение разных материалов данных зон по высоте происходит зигзагообразно — в форме «ёлочки». Основные требования к укладке грунтов переходных зон и фильтров, определяемые в проекте организации строительства:
– грунт ни в коем случае не должен быть загрязнен;
– в грунте не должна происходить сегрегация по его гранулометрическому составу (т.е. расслоение крупных и мелких фракций в конкретном объеме отсыпки); для предотвращения сегрегации применяются предварительный полив отсыпаемого грунта, и ограничение толщины слоя отсыпки.

Также очень важно качество отсыпки тела плотины в области верхового откоса. Это связано с возможным разуплотнением грунта вдоль плоскостей откосов. Отсыпка таких зон производится с временным уширением (сдвижкой) насыпи за пределы откосов. Величина уширения составляет около 30 см. В дальнейшем, при производстве работ по креплению откосов, грунт выполненных уширений срезается — до восстановления профилей откосов, заданных в проектной документации.

4 РАЗРАВНИВАНИЕ И ПЛАНИРОВКА ГРУНТОВОГО СЛОЯ

Разравнивание отсыпанного грунта ведется до получения расчетной толщины грунтового слоя. Толщина грунтового слоя — важный параметр, определяемый при разработке проекта плотины. На строительной площадке принятая в проектной или рабочей документации толщина грунтового слоя может быть скорректирована (на основании уточненных данных по карьерным грунтам).

Для разравнивания и планировки грунта в пределах технологической карты по её периметру устанавливаются маяки (вешки). При разравнивании могут также выполняться дополнительное кондиционирование, боронование, удаление или дробление валунов. Разравнивание грунта глинистого ядра или экрана осуществляется вдоль оси ядра, а не поперек.

5 УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВОГО СЛОЯ

Для уплотнения разравненного и спланированного слоя применяются два метода — статический (статическими катками, оборудованными гладкими вальцами) и вибрационный (вибрационными катками, оборудованными кулачковыми вальцами). Статический метод используется для уплотнения связных (глинистых) грунтов, динамический — для несвязных (песчаных). Иногда уплотнение производится гружеными самосвалами, а в стесненных местах — виброплитами (100—400 кг) и даже ручными трамбовками.

Уплотняющая техника должна уплотнить грунт до достижения так называемого коэффициента уплотнения k_упл. Коэффициент уплотнения определяется в проекте грунтовой плотины и обычно находится в пределах 0,92—0,98. При выполнении уплотнения грунт должен иметь оптимальную влажность W_опт.

Наилучшая схема движения катков по технологической карте — челночная, реже применяется круговая схема. Катки перемещаются вдоль оси плотины, начиная от бровок верхового и низового откосов с постепенным приближением к центру плотины. Скорость уплотняющих катков — не более 0,4 м/с.

6 ИНТЕНСИВНОСТЬ УКЛАДКИ

Интенсивность работ по укладке и связанная с этим скорость роста грунтовой плотины, как правило, не ограничивается. Ограничение интенсивности задается при проектировании плотины только в двух случаях:
– если в тело плотины укладываются глинистые грунты пластичной консистенции;
– если в естественном основании присутствуют глинистые грунты, также находящиеся в пластичном состоянии.

Наложение ограничения по интенсивности связано с возможным появлением в описанных грунтах порового давления, которое резко возрастает при увеличении нагрузки на грунт от вышележащих слоев. При превышении поровым давлением определенной величины происходит резкая потеря несущей способности грунта и переход его в текучее состояние. Для снижения порового давления требуется завершение процессов консолидации, т. е. оттока из пор глинистого грунта определенного объема воды.

Источник

Строительство дамб и плотин особенности уплотнения грунта

Главное меню

Строительные работы

Строительство земляных плотин

Общие сведения о земляных плотинах

Дамбы (рис. 1) имеют небольшую высоту при значительной длине.

Классификация земляных плотин по конструкции, составу грунтов и типу противофильтрационных устройств, способу сопряжения с основанием, капитальности приводится в курсе гидротехнических сооружений.

Способы возведения земляных плотин и дамб

Строительство земляных плотин и дамб чаще всего осуществляется такими способами:

— путем механической отсыпки грунта с последующим разравниванием, доувлажнением и уплотнением;

— намыв способом гидромеханизации;

— отсыпка грунта в воду без механического уплотнения;

— массовые направленные взрывы на сброс.

Строительство земляных плотин путем механической отсыпки с последующим разравниванием и уплотнением с помощью уплотняющих машин применяется наиболее часто.

Строительство насыпных плотин и дамб. Состав работ

Строительство земляных плотин и дамб выполняется в соответствующей технологической последовательности строительных операций.

Для каждого вида операций подбираются строительные машины на основе вариантного метода проектирования.

При этом должно быть проведено технико-экономическое сравнение вариантов машин.

Как правило, вначале работ по возведению земляных плотин производиться удаление растительного грунта с поверхности основания плотины и с поверхности карьеров или резервов грунта. Для этого используются бульдозеры или скреперы, которые выбирают в зависимости от объемов работ и свойств грунта.

Подбор комплектов машин

Способы производства работ и комплекты машин для их выполнения выбирают с учетом взаимного расположения и размеров плотины, полезных выемок, карьеров и резервов грунта, мощности слоев грунта, пригодного для укладки в насыпь, характеристики грунта и характера землевозных дорог, сроков строительства плотины и т. п.

Если можно применить несколько способов, окончательный выбор производят путем сравнения вариантов по технико-экономическим показателям (стоимости единицы работ и ее трудоемкости).

Наиболее экономичными для возведения низких земляных плотин сельскохозяйственного назначения

Подготовка основания плотины

Растительный грунт срезают скреперами и бульдозерами (последние эффективно применять при расстоянии перемещения грунта до 30-40 м) с укладкой его в отвалы.

Толщина слоя срезки (вскрыши) определяется мощностью дернины и корнеобитаемого слоя.

Перед возведением насыпи основание ее увлажняют до оптимальной влажности, затем уплотняют, а перед укладкой первого слоя грунта взрыхляют боронованием. Если в основании обнаружены ходы землероев, нарушенный его слой разрыхляют плугами или рыхлителями, затем увлажняют и уплотняют.

Разведочные скважины в пределах основания тампонируют.

Устройство зуба и понура

Траншеи под зуб или замок в плотине отрывают скреперами по схеме двойной петли или восьмерки либо бульдозерами, а при высоком стоянии грунтовых вод экскаваторами драглайн или обратная лопата.

Эти же машины применяют для устройства котлованов под понуры, водоспуски, шахтные водосбросы (если они предусмотрены проектом).

При появлении грунтовой воды в траншеях и котлованах осуществляют водоотлив или водопонижение. Траншею зуба заполняют глиной или суглинком из резерва с послойным разравниванием и уплотнением (при достаточной ширине траншеи выполняется катком).

Отсыпка плотины

Плотину отсыпают скреперами с перемещением грунта из котлованов и выемки водосбросного канала (в первую очередь), а также из резервов (карьеров).

Грунт отсыпают горизонтальными или с наклоном до і = 0,005 к верхнему откосу слоями.

Уплотнение грунтов

Толщина слоев уплотнения в насыпи и количество проходов машины по одному следу устанавливаются проектом в зависимости от вида грунта, его влажности и типа уплотняющих машин.

Так как наиболее эффективным и дешевым является уплотнение грунта при его оптимальной влажности.

Излишне увлажненные грунты должны подсушиваться на картах укладки в насыпь, причем для ускорения процесса рыхлят поверхность подсушиваемого слоя боронованием.

Сухие грунты увлажняют (чаще всего в насыпи поливкой из шлангов с подачей воды из временных водопроводов или поливочными машинами, реже путем замочки в карьере).

Количество воды на доувлажнение 1 м 3 грунта в насыпи составляет:

Экраны плотин

Противофильрационное устройство, на верховом откосе плотины снижающее фильтрацию воды через тело плотины.

Как правило, используют для этой цели суглинки в смеси с глиной и песком. Иногда используют глинобетон.

Заложение внутреннего откоса устраиваемого экрана проектируют из условий устойчивости принятых откосов плотины.

Толщина экрана измеряемая нормально к откосу устанавливают не менее 0,8 м а в нижней части плотины не менее 0,1 напора.

Экраны устраивают с уклоном низовой поверхности не круче m = 3. Их возводят из водонепроницаемых грунтов (глин, суглинков) с тщательным уплотнением слоев горизонтальной отсыпки

Ядро плотин

Весьма рациональным типом плотин являются плотины имеющие ядро из слабопроницаемых грунтов. Главным их преимуществом есть возможность использования различных местных материалов. Для их строительства может применяться даже камень различной крупности при условии хорошего уплотнения.

Есть множество примеров строительства плотин, в тело которых уложен камень.

Ядро из пластичных глин, суглинков, глинобетона устраивают толщиной по верху не менее 1,5-2,5 м одновременно с отсыпкой плотины, с тщательным уплотнением слоев.

Массивное ядро можно возводить с опережением работ по отсыпке боковых призм. Экраны и ядра устраивают машинами, применяемыми для отсыпки плотины, уплотняют их трамбующими машинами или (при малых поперечных размерах) пневматическими и моторными трамбовками.

Дренажная призма плотин

— сбора и отвода фильтрационных вод плотины;

— предотвращению поступлению фильтрующейся воды на низовой откос в зону возможного промерзания;

— повышения устойчивости низового откоса путем понижения депрессионной поверхности;

— улучшения устойчивости низового откоса в результате быстрой сработке водохранилища, снятия порового давления в результате сейсмической активности, а также для отвода фильтрационных потоков через плотину.

Источник