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 10-12смі;

Товщина глинистої корки 1мм;

Стабільність 0,01-0,02;

Розмір по конусу 17-20см;

Густина 1,1-1,15г/см і.

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

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 10мі 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 60мі/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

Для кожного виду робіт установлюємо методи їх виконання і обираємо необхідні машини та механізми; за ДБН Д.2.2-5-99 розраховуємо витрати праці; призначаємо змінність; встановлюємо технологічну послідовність виконання кожного виду робіт і визначаємо їх тривалість; розраховуємо склад ланок та бригад. Всі дані заносимо таблиці 3.1. Для складання календарного графіку виконання робіт використовуємо програму Microsoft Project.

Техніко-економічні показники проекту.

Для загальної оцінки ефективності рішень, прийнятих в проекті, визначаються техніко-економічні показники зведення протифільтраційної діафрагми:

Тривалість будівництва Т = 30 діб.

q ==1981,6/2142,4=0,92 л-дн/м3

Виробіток робочого в зміну

B===2142,4/1981,6=1,08 м3/л-дн

4. Вимоги до якості і прийомки робіт

Висока якість і надійність протифільтраційної діафрагми мають забезпечуватись будівельними організаціями шляхом здійснення комплексу технічних, економічних і організаційних заходів ефективного контролю на всіх стадіях зведення «стіни в грунті».

Контроль якості будівельно-монтажних робіт має здійснюватись спеціальними службами будівельної організації, оснащеними технічними засобами що забезпечують необхідну достовірність і повноту контролю.

Виробничий контроль якості будівельно-монтажних робіт має включати вхідний контроль робочої документації і обладнання, операційний контроль окремих будівельних процесів або виробничих операцій в процесі їх виконання і по завершенні та оцінку відповідності виконаних робіт, результати яких стають недоступними для контролю після початку виконання послідуючих робіт.

При вхідному контролі розділювальних елементів, виробів, матеріалів і обладнання слід перевіряти зовнішнім оглядом відповідність їх до вимог стандартів або інших нормативних документів і робочої документації, а також наявність і склад паспортів, сертифікатів і інших супроводжувальних документів. Результати вхідного контролю мають реєструватися в «Журналі вхідного обліку і контролю якості отримуємих деталей, матеріалів, конструкцій і обладнання».

Операційний контроль має виконуватись в ході виконання будівельних процесів або виробничих операцій і забезпечувати своєчасне виявлення дефектів і прийняття заходів по їх усуненню і попередженню. При зведенні «стіни в грунті» приймається наведений в таблиці 4.1 мінімальний перелік технологічних процесів, які підлягають контролю.

Після завершення зведення «стіни в грунті» при оцінці відповідності виконаних робіт проводиться виконавча геодезична зйомка розташування осі стіни, її розмірів. Допустимі відхилення наведені в таблиці 4.2. По результатам зйомки складається акт.

Таблиця 4.1- Перелік технологічних процесів, що підлягає контролю

№ п/п	Найменування технологічних процесів, що підлягають контролю	Предмет контролю	Спосіб контролю і інструмент	Час проведення контролю	Відповідальний за контроль	Примітки
1	Розробка ґрунту і заповнення траншеї бентонітовим розчином.	Вертикальність стінок траншеї, заповнення траншеї бентонітовим розчином	Шаблон, метр сталевий	Кожна захватка	Прораб	Геодезична служба
2	Приготування бентонітового розчину	Склад бентонітового розчину	Прилад СПВ-5, Прилад ЦС-1, Ареометр АГ-1	Один раз в зміну, кожна захватка	Майстер	Будівельна лабораторія
3	Укладання глиноцементного розчину в траншею	Рухливість суміші	Конус, шаблон	Один раз в зміну	Майстер	Будівельна лабораторія

Таблиця 4.2- Допустимі відхилення

№ п/п	Найменування показників	Од. вим.	Допустимі відхилення	Контроль
1	Зсув осі споруди в плані	см	±3	Вимірювальний, щозмінний, не менш ніж 10м по довжині
2	Тангенс кута відхилення стіни від вертикалі		0,005
3	Товщина стіни	см	+10
4	Глибина стіни	см	+20

5. Вимоги техніки безпеки і охорони праці

Роботи по зведенню «стіни в ґрунті» мають виконуватись під керівництвом відповідальних керівників робіт (прораба, майстра, начальника дільниці) призначених наказом. На них також лягає відповідальність за виконання заходів з безпеки і промсанітарії, охорони праці, екологічної і пожежної безпеки.

Всі небезпечні зони робіт мають бути позначені попереджувальними знаками, добре видимими в будь-яку пору доби. Знаходитись в цих зонах стороннім особам забороняється.

Керувати буровими станками, вантажопідйомними механізмами, а також обслуговувати двигуни, компресори, електроустановки та інше устаткування дозволяється особам, що мають на це право, підтверджене відповідними документами. Посвідчення на право обслуговування вказаного обладнання вони отримують після проходження інструктажу з техніки безпеки на робочому місці. Машиніст бурової установки повинен мати ІІ кваліфікаційну групу з електробезпеки, обслуговуючий персонал – І.

Всі робочі і технічний персонал у відповідності із затвердженими нормами повинні бути забезпечені і зобов’язані користуватись засобами індивідуального захисту.

Не допускається додаткове, непередбачене проектом, навантаження на грунт в межах призми обрушення. Перехід людей через відкриту траншею допускається тільки по спеціальним місткам з перилами висотою 1,1м.

Розділювальні елементи і бетонолитні труби під час переміщення мають утримуватися від розгойдування і обертання відтяжками з пенькового канату. Поданий елемент опускають над місцем встановлення не більш чим на 0,3м вище поверхні форшахти, після чого робітники наводять його на місце встановлення в траншеї.

В зоні проведення планувальних робіт рослинний шар необхідно попередньо складуватися в спеціально відведених місцях з послідуючим використанням для рекультивації земель.

Контроль вмісту шкідливих речовин у повітрі робочої зони, а також контроль освітленості, граничних величин вібрації і шуму, норм температури, відносної вологості швидкості руху повітря на робочих місцях слід здійснювати приладами що застосовуються для санітарно-гігієнічного оцінювання небезпечних або шкідливих виробничих факторів.

Список використаної літератури

1. Филахтов А.Л. «Возведение сооружений методом «стена в грунте»», Киев 1976г., 203с.

2. Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов к СНиП 3.02.01-83, М., 1986г., 566с.

3. Соколов Г. К. «Технология возведения специальных зданий и сооружений», М., 2005г., 340с.

4. Колесников В.С. «Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»», Волгоград, 1999г., 141с.

5. ДБН Д.2.2-5-99 «Свайные работы. Опускные колодцы. Закрепление грунтов»