МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИИ ТЯЖЕЛОЙ ИНДУСТРИИ СССР

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ при МИСИ имени В. В. КУЙБЫШЕВА НИИОУС

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ СООРУЖЕНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС МЕТОДОМ «СТЕНА В ГРУНТЕ»

(Методические рекомендации)

МОСКВА 1978

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ ТЯЖЕЛОЙ ИНДУСТРИИ СССР

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ при МИСИ имени В. В. КУЙБЫШЕВА НИИОУС

СОГЛАСОВАНО:

Зам. начальника Главного Технического управления Минтяжстроя СССР

М. В. Толмачев « 4 » октября 1977 г.

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ СООРУЖЕНИЯ ПР0ТИВ0ФИЛБТРАЦИ011НЫХ ЗАВЕС МЕТОДОМ «СТЕНА В ГРУНТЕ»

(Методические рекомендации)

МОСКВА 1078

		_Кур****
И.п*м гонам*?	Единя**
по*.»* tic лей	ЯIMC ремни	евд-з»	СВД ЗООР	УВС-1
1	2	3	4	5
Шири а пмякя	м	ОД -06	ОД 07	0Л5 а:
Гл>0»»1 1я<ш«ч	м	эо	50	зг.
hajoijh маотм		>» оыт^	Сиякшиа	Okw льна •
		Э-632
Емкость комгй	м>
Дд*Г1 ШМТ11 Способ» видам гит	м	••
Г-J OWCpHOCTfc			Э р л а ф г о м
Комял-оуяшиес обо
р> чоиаии.	1ИТ	Коарсссор ДК 0 2 шт. Установи* 4СГУ-М шт.
Вес оборудования *се-	т	эвл>	43.0	аоо
И Т. Ч. II л печного	f	15.0
C)MM*p*J« мощность капгатг.» *	кит	156	B7S	200
Ткп ла*г>тгле* оспой-ноА машина
Гр> а и |uibj6«itumc		Пороли с *.о>66иимсатом крепости
мото грунта		ДО 10 »	М М ПрОТОДЬЯМХК!*)
Обежужииаюкм* ®*Т>	ПК Л.	4	4	4
МММ
Область пряаагмгаи
а) »огф«г)>эц*« соо		ра % илимт примоуголы1мс
РУ AC 1 .14
б) СТгСНГПНОСТЬ п.ю*
кадки
сыри* для глаг. .стой с,член».
Запот и готомтсль		ЧИЗ Мииикрсо СССР		Люберомм,-***** буро •мк Hawaii
Орг л мм I.» пи * paipa-			тел —
				wa TaaiM.
бвтш рабочие *1гртежс4		просит им. С Я. Жу*л

10

СВОДНАЯ TAMHUA ДАННЫХ О

СВД-SOD р

Гяарои«хааа>иро^{1 2}а¹

теж ЗнКИГС?

БаррАЖНа» ИАШМИА

ем мюл

Устапома VMM

Шароашхахаатмик грек¹. ШИК.II UIГ 4Ю) га 6а ас ..статора Э 10011 » г. %

ГрскДср Фундамент apooiia Штаигомак ахгалма-тср НИИСП • грек

Уст.

Шпунтина устанавливается на копровой установке «Гид-роспецпроекта» или на модернизированных общестроительных копрах.

3.4. Специфические особенности разработки грунта бурофрезерными породоразрушающнми механизмами.

Бурофрезерные породоразрушающие машины относятся к машинам непрерывного действия.

Разработка грунта в полости траншеи производится, как правило, под раствором бентонитовой суспензии.

Процессы разработки, удаления грунта из полости траншеи и очистки бурового шлама синхронны во времени. Эта позволяет добиться высокой производительности работ.

3.4.1.    Агрегаты типа СВД ведут проходку путем последовательного фрезерования грунта по вертикали.

Очистка забоя от выбуренной породы до глубины 5 метров осуществляется с помощью грунтового насоса, ниже — эрлифтом.

Агрегат СВД-500Р выполнен на рельсовом ходу.

3.4.2.    Гндромеханизированный траншеекопатель ВНИИГС выполнен на шагающих опорах. Производит разработку грунта последовательными слоями по вертикали. Транспортировка выбуренного грунта осуществляется на малых глубинах — гндроэлеватором, на больших — эрлифтом.

3.4.3.    Барражные машины БМ—0,5/50—2М, БМ—0,5/20 выполнены на рельсовом ходу.

Проходка полости траншеи осуществляется последовательными слоями по вертикали. Технология разработки и транспортировки выбуренного грунта аналогична технологии выполнения работ траншеекопателем ВНИИГС. Барражная машина укомплектована блоком очистки глинистой суспензии.

3.4.4.    Установка УБС-1 предназначена для блочной проходки траншеи. Разработка грунта осуществляется послойно по горизонтали блоками заданной длины. В комплекте с установкой работает блок очистки глинистой суспензии 4СГУ-2, который смонтирован на рельсовой тележке и передвигается вместе с установкой УБС-1.

4. ГЛИНИСТОЕ ХОЗЯЙСТВО

Глинистое хозяйство при производстве строительных работ методом «стена в грунте» предназначено для приготовления, очистки, транспортировки глинистой суспензии к месту производства работ и обратно к месту очистки зашламован-ной суспензии.

J4

Исходным сырьем для приготовления глинистой суспензии являются бентонитовые глинопорошки, глина — сырец и качественная местная глина.

Исходное сырье должно удовлетворять определенным техническим условиям (приложение 2).

Приготовленные глинистые суспензии должны удовлетворять эксплуатационным параметрам, значения которых определяются в строительной лаборатории по стандартным методикам.

Ориентировочные эксплуатационные значения параметров глинистой суспензии приведены в приложении 3.

4.1.    Приготовление глинистрй суспензии.

Проектирование метода приготовления глинистой суспензии производится с учетом вида исходного сырья и условий строительной площадки.

Приготовление глинистой суспензии из местных глин требует, как правило, применения дополнительного оборудования для подготовки исходного сырья (глиномялки, емкости для химических реагентов и вибросит для удаления крупных частиц глины).

Принципиальная технологическая схема производства работ представлена на рис. 4.1.

4.1.1.    В стесненных условиях строительной площадки приготовление глинистой суспензии производить не рекомендуется. В этом случае приготовление глинистой суспензии осуществляется за пределами строительной площадки. Доставка глинистой суспензии выполняется по трубопроводам или в автоцистернах.

4.1.2.    Для приготовления глинистой суспензии применяются различные но принципу действия глиномешалки — гидравлические и механические.

Основные технико-экономические характеристики и область применения глиномешалок приведены в таблице 4.1.

4.1.3.    Контроль за эксплуатационными параметрами глинистой суспензии в процессе приготовления и очистки осуществляется сотрудником строительной лаборатории. Сведения заносятся в журнал «Приготовление глинистой суспензии» (приложение 4).

4.2.    Эталонный комплект оборудования стационарного глинорастворного узла производительностью 40 м³/смену глинистой суспензии и его экономические показатели приведены в приложениях 5 и 6.

4.3.    Очистка глинистых суспензий производится в грунто

вых отстойниках, на виброситах марки СВС, ситогидроцик-3*    15

Таблица 4.1. Техиико-акоиомические показатели растворомешалок

Глиномешалки Растворо- С с Технические характеристики Единица измере ния МГ—2—4 РМ—500 РМ—750 смеситель-дисператор конструкции НИИСП Госстроя УССР РСД—190 Гидравли ческий смеситель СПП-70 Фрезерно-струйная мельница ФСМ—3 1 Емкость м* 4 0.5 0.75 0.75 600 _ 2 Скорость вращения ва- Лд об/мин 95 500 570 — — — 3 Мощность электродвигателя КВТ И 4.5 7-10 — 56 - 4 Габариты м 3.89X3.01 X 1.45 13Х1.4Х Х1.3 2.0X1.1X X 1.0 1.76X0.4 Х0.60 1.5XI3X х2.1 I.98XM1X X 1.53 5 Вес т 3.56 0.35 0.51 0,305 1.99 1.4 6 Скорость вращения ротора об/мин — 1500 — — 500 7 Производительность по комовой глине м*/час 4 — — — — 10-12 8 Производительность по глинопорошку 6 0.5-I.5 0.75-2.25 4-5 до 70 20-25 Вид обрабатываемого сырья комовая глина, глинопорошок глинопо рошок глинопо рошок глинопо рошок глинопо рошок замоченные и размятые ко- 9 Удельный вес изготовленной суспензи г/см* 1.1—1.3 I.I-U — 1.20-1.30 1.20-1.30 MUVHv глины 10 Продолжительность изготовления 1 замеса мин 45-г 60 20-60 20-^60 5-20 — —

лонных установках, пескоотделителях и т. д., технические характеристики которых приведены в таблице 4.2.

При применении бурофрезерных агрегатов используются как правило, для очистки ситогидроциклонные установки.

При применении ковшевых машин очистка суспензии выполняется в грунтовых отстойниках или на виброситах. Комплект оборудования непрерывной грубой очистки приведен в приложении 7.

4.4.    Транспортировку глинистой суспензии в траншею рекомендуется осуществлять грязевыми и центробежными насосами.

Для подачи зашламованного раствора на очистку при глубине разработки грунта менее 8 метров применяют насосы типа С. Технические характеристики насосов приведены в таблице 4.

4.5.    Трубопроводы для подачи глинистой суспензии в траншею должны иметь диаметр не менее 100—150 мм и разъемные соединения.

4.6.    В комплектах оборудования приготовления и очистки глинистого раствора предусматривают емкости:

—    для предварительного замачивания глин из расчета на 180 весовых единиц глины, 50 весовых единиц воды;

—    для складирования замоченной глины;

—    промежуточные емкости для химических реагентов;

—    запасная емкость для готовой суспензии, запас которой определен в размере суточной потребности.

4.7.    Удаление шлама со строительной площадки, если он не используется в качестве материала заполнителя, предусматривается исходя из возможностей строительной организации.

5. ТЕХНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И УКЛАДКЕ ЗАПОЛНИТЕЛЯ

В иротивофильтрационных завесах в качестве заполнителя применяются твердеющие и нетвердеющие материалы.

Нетвердеющие заполнители:

—    заглинизированный грунт,

—    комовая глина,

—    глинопаста.

Твердеющие заполнители — глиногрунтовые композиции с добавлением вяжущих (цемента, и др.).

5.1. Для противофильтрационных завес рекомендуется применять быстроконсолидирующиеся глиногрунтовые заполнители с коэффициентом фильтрации в пределах 10 ³ —

17

УДК ...

Настоящие «Рекомендации» разработаны Отделом организационной подготовки строительства Научно-исследовательского института организации и управления в строительстве (НИИОУС) при МИСИ имени В. В. Куйбышева.

Составители: инженер Сорокин В. В. (ответственный исполнитель), к. ф.-м. и. Белов В. А. (исполнитель): программа для ЭВМ разработана инженерами Самохиным А. В. и Кузьминой В. А. В оформлении работы принимали участие инженер Илюхина О. Г. и лаборант Анципович И. А.

Научный руководитель к. т. н. В. М. Марголин.

В рекомендациях излагаются методические основы формирования и выбора вариантов проектных решений сооружения противофильтрационных завес методом «стена в грунте» с учетом региональных условий строительной площадки; разработаны алгоритм и программа на ЭВМ Минск — 32.

Работа выполнена по заказу Главного Технического Управления Минтяжстроя СССР.

Рекомендации предназначены для оргстроев, строительных организаций и проектных институтов к использованию их при разработке проектной документации на строительство противофильтрационных завес.

Табл. 23, рис. 15.

© Научно-исследовательский институт организации и управления в строительстве при МИСИ имени В. В. Куйбышева (НИИОУС). Сектор ннформациошгого обеспечения НИР, 1978.

ВВЕДЕНИЕ

По мере роста темпов капитального строительства возрастает доля подземных и заглубленных сооружений, однако техника возведения этих сооружений значительно отстает от техники наземного строительства. В настоящее время объемы строительства заглубленных соружений огромны и нередко составляют 35—40% стоимости объектов промышленных комплексов. В этих условиях особое значение приобретают совершенствование существующих и разработка новых способов строительства в сложных гидрогеологических условиях.

В целях сокращения затрат на водопонизительные работы в последние годы в области промышленного и гражданского строительства стали применять противофильтрацнонные завесы взамен средств водопонижения.

Варианты строительства противофильтрационных завес характеризуются многообразием конкретных технологических способов производства работ, выполняемых различными типами породоразрушающих машин, механизмами для приготовления, очистки и транспортировки глинистой суспензии к месту производства работ, для приготовления и укладки заполнителей в тело завесы, соответствующими приемами работ с использованием разнообразных материалов, для заполнения полости выработки.

Методы производства работ основываются на конструктивных решениях, определяемых с учетом назначения проти-вофильтрационных завес.

На основании выполненных исследований установлено, что на стадии проектирования имеется реальная возможность сокращения стоимости, трудоемкости и продолжительности строительства завес за счет применения экономически и технически оправданных вариантов производства работ методом «стена в грунте».

Разнообразие гидрогеологических условий, стесненность строительных площадок, обеспеченность строительства неодинаковыми по качеству ресурсами, широкая номенклатура

3

объемно-планировочных решении ограждаемых объектов, различная продолжительность выполнения основных строительно-монтажных работ ограничивают эффективную область применения различных вариантов производства работ методом «стена в грунте».

Актуальной задачей при разработке проектных решений является выбор предпочтительного по экономической эффективности варианта проектного решении па стадии составлении НОС и ПНР на основе методологии экономико-математического моделирования с использованием ЭВМ.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1.    Методом «стена в грунте» возводятся противофиль-трациониые завесы временного и постоянного назначения.

Завесы временного назначения возводятся для ограждении котлованов от притоков грунтовых вод на период производства основных строительно-монтажных работ ниже уровня грунтовых вод.

Завесы постоянного назначения устраиваются в основаниях гидротехнических сооружений, для ограждения прудов — накопителей сточных вод, ирригационных каналов и других сооружений с целью уменьшения фильтрационных потерь из искусственных водоемов и предотвращения загрязнения грунтовых вод промышленными стоками и т. д.

1.2.    Метод «стена в грунте» предусматривает возведение вертикальных противофильтрациоиных подземных стенок п траншеях под глинистой суспензией, обеспечивающей устойчивость стенок траншеи. Устойчивость стенок обеспечивается за счет гидростатического давления глинистой суспензии. Глинистая суспензия, фильтруясь в грунт, образует за кол ь-матнрованиую зону и глинистую корку.

1.3.    Противофильтрационные завесы, устраиваемые методом «стена в грунте», применимы в водонасыщеиных песчаных и супесчаных грунтах.

1.4.    Применение метода «стена в грунте» ограничено по следующим гидрогеологическим условиям:

—    в кругшо-обломочных грунтах;

—    в карстах;

—    в напорных пластах с большими скоростями движения грунтовых вод.

1.5.    При составлении проекта производства работ на устройство противофильтрациоиных завес следует руководствоваться настоящими Рекомендациями и перечнем нормативных документов (см. приложение 1).

4

1.6. Основанием для разработки ППР служат:

—    задание на проектирование;

—    проект организации строительства;

—    объектная смета;

—    рабочие чертежи противофильтрационной завесы;

—    данные строительной лаборатории о составах и параметрах глинистой суспензии и материала заполнителя, технологии их приготовления и укладки.

2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1.    Задание на проектирование производства работ по строительству противофильтрационных завес содержит сведения об объеме и сроках разработки проекта производства работ.

2.2.    Возведение противофильтрационных завес предусматривает три этапа:

—    подготовительный;

—    основной;

—    заключительный.

2.3.    Подготовительный этап включает:

—    общеплощадочные работы (подъездные пути, разбивку трассы завесы, энергоснабжение и т. д.);

—    устройство глинистого хозяйства;

—    оборудование складов (площадей) для размещения ма-материала заполнителя.

2.4.    В основном периоде предусматривается следующая последовательность производства работ:

—    устройство пионерной траншеи или лидирующих скважин (в случае необходимости);

—    разработка грунта в траншее;

—    укладка в траншею под глинистую суспензию нетвердеющего (твердеющего) заполнителя.

2.5.    Заключительный период включает работы по демонтажу оборудования, разборке временных зданий и пр.

2.6.    При выполнении работ в условиях высокого уровня грунтовых вод (менее 1 м от поверхности) необходимо предусматривать песчано-гравийную подсыпку высокой «1 м над планировочной отметкой площадки.

2.7.    При проектировании производства работ необходимо обеспечивать максимально возможное совмещение основных технологических процессов по устройству завес с учетом организационно-технологических ограничений.

2—570

2.8.    В процессе проектирования производства работ необходимо применять метод многовариантного проектирования* позволяющего сформировать множество технически эффективных вариантов для заданных региональных условий.

2.9.    Под вариантом проектного решения строительства противофильтрациоиной завесы понимается сочетание конструктивных решений противофильтрационных завес и организационно-технологических методов производства работ при условии выполнения заданных технических требовании.

2.10.    Конструктивное решение завесы характеризуется геометрическими размерами, параметрами глинистой суспензии, коэффициентом фильтрации и начальным градиентом материала заполнителя.

2.11.    Метод производства работ определяется организацией и технологией работ по устройству завесы, выполняемых различными машинокомплектами.

2.12.    Выбор экономически целесообразного варианта проектного решения производится по критерию минимума суммарных приведенных затрат на сооружение противофильтра-ционнон завесы.

3. ТЕХНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА ПРИ СООРУЖЕНИИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС

При сооружении противофильтрационных завес методом «стена в грунте» разработка грунта может производиться как под глинистой суспензией, так и без нее.

3.1. Технология разработки грунта в траншеях иод глинистой суспензией.

Грунт в траншее под глинистой суспензией разрабатывается короткими (блоками) и длинными (непрерывными по трассе завесы) траншеями.

Выбор метода разработки грунта зависит в основном от типа породоразрушающего механизма, вида применяемого заполнителя и метода его укладки.

Короткие траншеи разрабатываются отдельными захватками, преимущественно сверху вниз на всю длину захватки с оставлением целиков грунта между ними, а также взанмо-пересекающимися скважинами. Длинные траншеи разрабатываются по пионерной схеме, когда землеройная машина ведет разработку грунта «на себя» (отступая) и непрерывно наращивая длину траншеи.

Методы разработки грунта различными типами иородораз-рушающих механизмов представлены в таблице 3.1.

G

Методы проходки траншеи Таблица 3.1.

Методы проходки траншеи Марка машины Блоки Взаим-ионере-секаю- ЩНССН скважи ны I Idipc-рывные траншеи I. Спсциалм тированные механизмы 1. Буровые установки вращательного действия а) СВД—500Р 4 б) УБС—1 + — в) Гидромеханнзиронаннын траншоеко- 4 — 4 патель ВНИИ ГС г) Барражная машина типа - , _ . 4- БМ—0, 5/20—2Л\ 1.2. Установки с породоразрушающим механизмом скребкового типа а) скребковый траншеекопатель 4 ЭТУ—354 б) скребковый траншеекопатель _ 4- ' ЭГТ—570 в) грейфер НИИСП 4- _ 4- г) штанговый экскаватор МИИСГ1 4 — 4- д) грейфер сфундаментпроекта» 4 — 4* с) установка «Поклайи» ОЗЛ 4 —• 4- ж) напорный грейфер на базе экскава- 4 — 4 тора «Ковровсц» 1.3. Установка для погружения шпунта а) шпунтовая установка конструкции 4* Гидроспецпроскта Минэнерго СССР И. Неспециализированные механизмы 1. Буровые установки вращательного действия а) УРБ-ЗЛМ 4 4* б) УКС—22М—ОМ 4 4 — в) УКС—ЗОМ-ОП 4 4 — 2. Установки с породоразрушающнм механизмом скребкового типа а) экскаватор с обратной лопатой типа 4 Э—652 б) экскаватор—драглайн типа Э- 652 — — 4

3.2. Породоразрушающне механизмы, применяемые для разработки полости траншеи, подразделяются на специализированные и неспециализированные (общестроительиые).

7

3.2.1.    К специализированным механизмам относятся бурофрезерные (роторные и фрезерные), ковшевые и установки для погружения шпунта. Марки машин и их основные технико-экономические показатели приведены в таблицах 3.2, 3.3.

3.2.2.    По типу ходового оборудования породоразрушающие машины подразделяются на механизмы на базе:

—    трактора,

—    экскаватора,

—    пневмоколесного крана,

—    на катках, шагающих опорах,

—    специальные (нестандартные).

3.2.3.    Удаление разрабатываемого грунта из траншеи производится при использовании бурофрезерных механизмов — эрлифтными системами или комбинированной промывкой. В случае использования ковшевых машин — механическим способом с помощью породоразрабатывающих ковшей.

3.3.    Специфические особенности разработки грунта ковшевыми породоразрушающими машинами.

3.3.1.    Породоразрушающий орган траншейного драглайна конструкции НИИСПа состоит из обычного ковша, снабженного стойкой, прикрепленной к нему шарнирно. При погружении ковша в траншею он опирается совместно на зубья и стойку. Ковш при действии на него врезается в дно траншеи, вращаясь вокруг общего шарнира со стойкой. При этом резко увеличивается крутизна забоя и сокращается его длина. Это позволяет уменьшить вылет стрелы экскаватора и увеличить емкость ковша драглайна.

Штанговый экскаватор НИИСПа предназначен для разработки траншей в грунтах I—II категорий по пионерной схеме.

Грейфер Фундаментпроекта ведет разработку грунта между лидирующими скважинами, выполненными буровым оборудованием. Особенность грейфера—тросовая подвеска, что усложняет технологию выполнения работ по разработке грунта.

Грейфер НИИСПа разрабатывает грунт без лидирующих скважин.

3.3.2.    Для создания противофильтрационной завесы без применения глинистой суспензии используется двутавровая балка №№ 50—60 специальной конструкции с укрепленным на ней вибропогружателем.

Погружение шпунтины в грунт осуществляется вибропогружателями различных типов.

8

1

В «жабках праасдта дагтаратт р«ы» иггочамх аолуасияа «афориач..

2

С томное гк наштоснемы с учима «.ншлеттувштсо оборудоаами»