П 82-79/ВНИИГ
Рекомендации по проектированию и строительству противофильтрационных экранов золоотвалов и накопителей производственных сточных вод электростанций

.МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР ГЛАВНИИПРОЕКТ

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ имени Б. Е. ВЕДЕНЕЕВА

РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭКРАНОВ 30Л00ТВАЛ0В И НАКОПИТЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

П 82-79 ВНИИГ

ЛЕНИНГРАД

1980

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР ГЛАВНИИПРОЕКТ

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ имени Б. Е. ВЕДЕНЕЕВА

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭКРАНОВ ЗОЛООТВАЛОВ И НАКОПИТЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ вод ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

П 82-79 ВНИИГ

ЛЕНИНГРАД

1980

В «Рекомендациях по проектированию и строительству противофильтрационных экранов золоотвалов и накопителей производственных сточных вод электростанций» регламентируются вопросы проектирования и строительства противофильтрационных экранов из грунта, полимерной пленки и асфальта. Даны критерии для выбора типа экранов в зависимости от их эксплуатационных и технологических свойств, трудоемкости и стоимости.

Рекомендации составлены на основании обобщения опыта исследований, проектирования и строительства противофильтрационных экранов из различных материалов, применение которых в каждом конкретном случае должно быть обосновано с помощью технико-экономического сравнения вариантов.

© Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им. Б. Е. Веденеева (ВНИИГ), 1980.

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с требованиями по охране природы, на которые неоднократно обращалось внимание в решениях Партии и Правительства и которые изложены в статье 67 Конституции СССР, в энергетнчеоком строительстве Советского Союза в последние годы серьезное внимание уделяется повышению 'качества строительства специальных сооружений типа шламоотвалов, шламонакопителей, отстойников и т. п.

Однако до настоящего времени не существовало единого документа, регламентирующего требования к проектированию и строительству таких сооружений.

В настоящих «Рекомендациях по проектированию и строительству протнвофильтрацнонных экранов золоотвалов и накопителей производственных сточных вод электростанций» обобщенно изложены вопросы выбора типа и конструирования про-тивофильтрационных экранов, а также производства работ по их устройству.

В Рекомендациях не рассматриваются вопросы обоснования необходимости устройства протнвофильтрацнонных экранов на золоотвалах и накопителях производственных сточных вод электростанций, которые должны решаться в каждом конкретном случае строительства с учетом химического состава зол и сточных вод, фильтрационных характеристик грунтов и интенсивности поступления сбросов.

При составлении Рекомендаций использованы «Указания по применению полиэтиленовых лротивофильтрационных устройств для плотин из грунтовых материалов», ВСН-07—74, «Временные технические указания по конструкции бетоно-пленочных облицовок -и технологии работ при их устройстве», «Указания по проектированию и устройству монолитных асфальтобетонных облицовок гидротехнических сооружений», ВСН-17—68, а также методические рекомендации «Асфальтополимербетонные облицовки гидротехнических сооружений». Энергия, 1976 и «Руководство по -проектированию обработки и очистки производственных сточных вод тепловых электростанций», П 82-79.

Рекомендации составлены во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. Разделы 2 и 5 — к. т. н. В. Н. Жиленковым, раздел 3 — к. т. н. В. Д. Глебовым и раздел 4 — к. т. н. Н. В. Стабниковым. Общее редактирование документа проведено к. т. н. Н. В. Стабниковым.

3

	Рекомендации по проектированию
Министерство	и строительству	П 82 — 79
энергетики	противофильтрационных экранов
и электрификации	золоотвалов и накопителей	ВНИИГ
СССР	производственных сточных вод электростанций

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    В Рекомендациях регламентируются вопросы проектирования противофильтрационных экранов и облицовок специальных гидротехнических сооружений, предназначенных для обработки и очистки сточных вод, образующихся в производственных процессах тепловых и атомных электростанций. К ним относятся: золошламоотвалы, емкости промывки оборудования и накопители минерализованных сточных вод и т. п.

1.2.    В Рекомендациях рассматриваются вопросы конструирования и строительства противофильтрационных экранов и облицовок из грунтовых материалов, асфальтобетона и полимерных пленок, с защитным слоем из грунта или бетона (грунтовопленочные и бетоно-пленочные).

1.3.    Выбор типа экрана и его конструкции должен быть обоснован в результате технико-экономического сравнения вариантов в соответствии с допустимыми нормами сброса сточных вод, регламентированными «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», и в установленном порядке должен согласовываться с органами по регулированию использования и охране вод, Государственного санитарного надзора, охраны рыбных запасов и регулирования рыбоводства.

Примечание. При проектировании противофильтрационных?экранов гидросооружений, расположенных в сейсмических районах (более 6 баллов), в районах распространения вечной мерзлоты, на участках с просадочными грунтами и т. д.. кроме настоящих Рекомендаций, следует применять соответствующие специальные нормативные документы, а также учитывать опыт строительства в аналогичных условиях.

Внесены Утверждены ВНИИГом им. Б. Е. Веденеева Срок ВНИИГом решением № 79 от 16 июля 1979 г. IV квартал 1979 г. им. Б. Е. Веденеева по согласованию с Главниипроектом Минэнерго СССР

4

1.4. Применение Рекомендаций рассчитано на нормальные условия эксплуатации очистных гидротехнических сооружений, в частности, образование волн в бассейнах не выше 1,5 м, ледового покрова толщиной до 1 м, температуры воды в бассейне — не выше +40°С и обычной концентрации химически агрессивных веществ (pH от 5 до 12), а также скорости течения воды в быстротоках — не более 1 м/с. При условиях эксплуатации экранов, выходящих за указанные пределы, проектирование экрана должно быть обосновано специальными исследованиями, кроме того, не рекомендуется применение типовых решений в следующих случаях:

а)    грунтовые экраны — при возможности промерзания, при наличии очагов пучения, сосредоточенных протечек, а также при необходимости обеспечения высокой водонепроницаемости, в том числе диффузионной, при величине 6ф менее 10^-8 см/с или <7ф менее 1 л/м«ин. га;

б)    асфальтобетонные экраны — в районах со среднесуточной температурой воздуха зимой ниже — 50°С, при нефтехими-

Таблица 1 Пределы применения различных типов нормальных противофильтрационных экранов

Типы противофильтрационных экранов Условия применения полимерно-пленочные асфальтобетонные грунтовый грунтово- бетоно- монолит- сбор- пленочные пленочные ные ный Допустимый напор, м Средний расчетный коэф- 15 30 10 50 50 фициснт фильтрации покрытии, см/с 10“7 10-6 10-“ ю—7 10—7 Допустимая высота вол- 1 1.5 ны. м 1 1.5 1 Допустимая толщина ледо- 1 1 1 вого покрова, м 1 0.6 Допустимая крутизна от- 1 :2.5 1:3 КОСОВ 1:2 1 : 1 1 : 1 Диапазон эксплуатационных температур. °С Не огра- Не огра- Не огра- минимальная температура -40 —40 воздействия ничен ничен ничен максимальная температура воздействия +40 +40 +40 +40 Стойкость к химической а г- Опреде- рессии. ограничения Нет ляется Нет стойко- стью бетона Возможность контроля ка- чества покрытия и ремонта Невозможен Возможен Долговечность, годы не огра- | ничена 30-50 30-50 100 100

5

а—грунтовый экран; б—асфальтобетонный экран; в—полиэтиленовый экран; г—бетонопленочный экран. /—поверхностная обработка горячим битумом или битумно-полимерным сплавом с расходом 1—1.5 кг м1; 2— слой плотного асфальтобетона 5—6 см; J -слой мелкого щебня крупностью до 40 мм 10—15 см; ческой агрессивности воды-среды (более 0,05 г/л нефтепродуктов) ; в) пленочные экраны — при требовании высокой водонепроницаемости экрана (суммарные фильтрационные потери менее 1 л/мин с 1 га), в воде—среде, агрессивной в отношении бетона (для бетоно-пленочных экранов), а также при необходимости осмотра и ремонта экрана. защитный слой из несвязного грунта; 5 — слой стабилизированной полиэтиленовой пленки толщиной более 0.2 мм; б—слой песчаной подготовки 20 см; 7—монолитный бетон толщиной 16 см или сборные железобетонные плиты толщиной 8 см; S—глинистый грунт; 9—защитный слой из каменной наброски.

ноземляных и намывных дамбах со средним коэффициентом фильтрации ниже 10 8 см/с, нефтехимической агрессии. Применение асфальтовых экранов наиболее целесообразно: а) при требованиях высокой водонепроницаемости и надежности экрана, возможности его осмотра и ремонта; 1.5.    При предварительном выборе типа противо-фильтрационных экранов следует пользоваться рекомендациями табл. 1, в которой приведены сведения о конструкциях противофильт-рационных экранов, эксплуатируемых в нормальных условиях (рлс. 1). 1.6.    При выборе типа противофильтрационного экрана и разработке его конструкции следует учитывать реальные условия эксплуатации экрана. В табл. 2 приведена ориентировочная агрессивность сбрасываемых вод в открытые шламохра-нилища ТЭС. 1.7.    Применение глинистого экрана является наиболее целесообразным и экономически эффективным в следующих случаях: а)    при наличии -месторождений пригодных для устройства экрана глин и механизмов для транспорта, укладки и уплотнения; б)    при устройстве экранов в насыпных земляных, каменнонабросных, камен- неограниченной долговечности

---

Агрессивность сточных вод ТЭС Таблица 2

Вид сточных вод КИСЛОТНОСТЬ pH Предельное количество сульфатов МГ/.1 Количество нефтепродуктов мг/л Сточные воды системы охлажде- имя ТЭС 10.5 5000 — Обмывочные воды РВП н конвективные поверхности нагрева котлоагрегатов, работающих на мазуте 9,5—10 Временно 10 и 5,5 2000 Сточные воды, загрязненные неф- 5.7 -8.5 100 тепродуктами 100

б) при необходимости устройства экрана под водой (сборный вариант) и на крутых откосах гидросооружений.

Применение пленочных экранов наиболее целесообразно:

а)    при необходимости строительства экрана в сжатые сроки, зимой, с минимальными затратами труда и средств, минимуме привозных материалов;

б)    на днищах бассейнов и шламоотвалов в песчаных грунтах.

2. ЭКРАНЫ ИЗ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ Термины и определения

Фильтрационная прочность грунта — способность грунта сопротивляться разрушающему воздействию фильтрационного потока, которое может иметь вид внутреннего размыва (внутренней суффозии), поверхностного размыва (эрозии), отрыва и выпора целых масс грунта, а также вымывания из грунта содержащихся в нем растворимых минералов (химическая суффозия). Фильтрационную прочность грунта обычно характеризуют наибольшей допустимой в данных условиях величиной градиента напора или скорости фильтрующейся через грунт воды, при которой не возникает опасных деформаций грунта, а также резкого изменения его проницаемости.

Контактный выпор — местное нарушение фильтрационной прочности грунта экрана, происходящее в виде выдавливания под действием фильтрационных сил отдельных масс грунта в поры или в полые трещины основания, либо в поры обратного фильтра. Для контактного выпора характерно также разуплотнение выдавливаемого грунта.

¹ Составлена по материалам «Руководства по проектированию обработки и очистки производственных сточных вод тепловых электростанций». Минэнерго СССР, 1976 г.

7

Контактный размыв—поверхностный размыв (эрозия) грунта экрана фильтрационным потоком, протекающим в сильно проницаемом основании вдоль размываемой поверхности (подошвы) экрана.

Деструкция при замачивании (размокание)—нарушение грунта (в том числе несвязного), характеризуемое разрыхлением его структуры и полной потерей связности, вследствие внут-рипорового давления, возникающего при интенсивном капиллярном впитывании грунтом воды во время его замачивания и вместе с тем прекращения действия капиллярных (менисковых) сил.

Суффозионная устойчивость — сохранение частицами грунта своего первоначального положения при воздействии на них фильтрационного потока.

Мелкозем — совокупность содержащихся в грунте мелкозернистых фракций с размерами частиц меньше одного миллиметра.

Механическая суффозия — размыв грунта фильтрационным потоком, проявляющийся в виде отрыва и перемещения отдельных его частиц и целых агрегатов внутри пор или трещин.

Сегрегация грунта — распределение или группировка частиц разнозернистого грунта по крупности (фракционирование), происходящее главным образом во время отсыпки и планировки грунта.

Глинистый грунт — грунт, содержащий некоторое количество (обычно не менее 5% по весу) очень мелких частиц какого-либо глинистого минерала, вследствие -чего этот грунт приобретает свойство, характеризуемое связностью структуры (сцеплением, прочностью на разрыв). Глинистый грунт также должен иметь индекс пластичности более 0,03. В зависимости от величины индекса пластичности различают три разновидности глинистых грунтов: супеси, суглинки и глины.

Коэффициент фильтрации — коэффициент пропорциональности между скоростью ламинарной фильтрации жидкости в данном пористом теле (грунте) и градиентом ее напора.

Расход фильтрации приведенный — расчетная величина расхода жидкости, фильтрующейся через данное пористое тело при напоре, равном единице.

Гидравлически эквивалентный диаметр пор — вычисленный по расходу фильтрации диаметр поровых каналов в грунте, примерно равный поперечникам каналов в местах их сужений (перехватов).

Скорость фильтрации — воображаемая (условная) скорость движения фильтрующейся жидкости, равная отношению ее расхода в данном живом сечении к площади этого сечения.

Водоупорный элемент экрана — слой уплотненного глинистого грунта, на который в экранах комбинированного типа еще

3

дополнительно уложена полиэтиленовая пленка или нанесен тонкий слой битума.

Защитное покрытие — слой песка, золошлака или другого сыпучего материала, уложенного на поверхность водоупорного элемента экрана с целью удержать этот элемент на месте и предохранить его от промерзания, атмосферных воздействий и механических повреждений.

Буквенные обозначения

у„ — объемный вес воды;

Y — плотность (объемный вес) сухого грунта; е — коэффициент пористости грунта; п — пористость грунта;

Д — удельный вес частиц грунта;

е_м — коэффициент пористости мелкозернистой составляющей (мелкозема) грунта с частицами менее 0,1 см; k_r — коэффициент фильтрации глинистого грунта; k₃—коэффициент фильтрации золошлакового материала;

И — напор воды или жидкости;

W_T— влажность глинистого грунта на границе его текучести; /_р — индекс (число) пластичности грунта; g — ускорение свободного падения;

v — кинематический коэффициент вязкости жидкости (воды); d₀,D₀—гидравлически эквивалентный диаметр пор грунта; v — скорость фильтрации.

Типы конструкций и материалы противофильтрационных экранов из глинистых грунтов

2.1.    Существуют следующие основные типы конструкций противофильтрационных экранов из глинистого грунта:

однослойный экран (рис. 2,а), водоупорным элементом которого является сплошной слой (пласт) уплотненного глинистого грунта, защищенный сверху от повреждений слоем песка или золошлака;

двухслойный экран (рис. 2,6), водоупорный элемент которого состоит из двух сплошных слоев глинистого грунта разделенных дренажной прослойкой, перехватывающей жидкость, профильтровавшуюся через верхний слой, также имеющий защитное покрытие;

комбинированный (пленочно-глинистый) экран (рис. 2, в) с водоупорным элементом, состоящим из слоя глинистого грунта, покрытого сверху битумной или полиэтиленовой пленкой (погребенной мембраной).

2.2.    Допускается в качестве материала водоупорного элемента однослойного и двухслойного экранов использовать глинистые грунты, в которых содержится не менее 40% (по весу)

9