CC BY
216
В.И. Каминская
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОБРАЗОВАНИЯ НАМЫВНОЙ ТЕРРИТОРИИ ПОД СТРОИТЕЛЬСТВО МОРСКОГО ПАССАЖИРСКОГО ТЕРМИНАЛА Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
Рассмотрены примеры проектирования и инженерной подготовки намывных территорий под строительство в прибрежной зоне моря в условиях волнового воздействия на глубинах до 10 м
Ключевые слова: намывные территории, гидротехнические расчеты берегоукрепления, гидротранспортирование, гидромеханизированные работы.
Ж Ж нтенсивное строительство морских портов и защитных
.ЖЛ. дамб в акватории Финского залива, в гл. Санкт-Петербурга, Выборга, Усть-Луги, показывает эффективность использования гидромеханизированного способа по сравнению с сухоройным в 2-3 раза при полной механизации работ.
В докладе рассматриваются примеры проектирования и инженерной подготовки намывных территорий под строительство в прибрежной зоне моря в условиях волнового воздействия на глубинах до 10 м.
Особенность проектирования (на стадии строительства; намывных оснований и сооружений откосного типа в акватории моря заключается в том, что при расчетах техноло-гических параметров в каждом конкретном случае необходимо определять конструктивные параметры подводных откосов, плотность сложения и потери грунта при волновом воздействии и сбросе осветленной воды. Это определяет методический подход при выборе технологических параметров и состава карьерных грунтов. При этом разграничиваются методы гидротехнических расчетов берегоукрепления и намывных сооружений, формирование грунта на откосах которых происходит в условиях встречных потоков пульпы и волновых накатов.
В зависимости от инженерно-геологических условий рассматриваются два варианта образования намывных территорий в прибрежной полосе моря:
Вариант 1. Для намыва территорий используется местный песчаный грунт, извлекаемый при дноуглублении операционной акватории порта. При выборе и расчетах технологических параметров учитывается режим функционирования технической системы: «разработка карьерного грунта -гидротранспорт - намыв грунта», характеризуемый непрерывно изменяющимися показателями намываемого грунта.
Вариант 2. Намыв территории производится из песчаных грунтов, доставленных в шаландах из морских месторождений с разгрузкой гидроперегружателями. При выборе технологических параметров учитывается функционирование технической системы: «гидротранспорт -намыв грунта», с подачей гидроперегружателями грунта требуемого состава. Оценка технологических параметров должна осуществляться на основе испытаний свойств привозимого в шаландах грунта, пульпы при гидротранспортировании и намыве откосов.
На основе решений рабочего проекта «Технологические решения» (на стадии строительства) и геотехнического контроля, ниже приводятся примеры намыва оснований и сооружений в акватории прибрежной зоны моря.
Вариант 1. Гидромеханизированные работы при строительстве Морского торгового порта Устъ-Луга
На намытых территориях Усть-Лужского МТП построены и введены в эксплуатацию Угольный терминал, Комплексы минеральных удобрений, наливных грузов, продолжаются работы на Контейнерном терминале. Особо отмечается выполнение большого объема гидромеханизированных работ, более 10 млн. м при строительстве парома между Усть-Лужским и Балтийским портами.
При инженерной подготовке территории под строительство выполнялись следующие земляные работы гидромеханизированным и сухоройным способами:
- устройство ограждающих дамб по контуру отторгаемой территории в акватории (чертеж 1);
- дноуглубление акватории порта с извлечением глинистых отложений, транспортируемых в морские гидроотвалы и песчаных грунтов попутно используемых при намыве;
№ п/п Характеристика признаков месторождения Параметры Значения параметров
1 . Балансовые запасы песчаного грунта, млн. м Весьма большие > 5
2. Осредненная мощность полезной толщи, м Средняя 5-8
3. Мощность покрывающих слоев, м Отсутствует 0
4. Степень обводненности, Уводы / V грунта,% Подводные, обводненные > 30%
5. Засоренность различными включениями , % Малозасоренные, (валунами іі>0,3) <1%
6. Климатическая зона - ледовый покров, дни - высота волны в Лужской губе, м 25% обеспеченности 120-140 2-2,5
7. Группа грунта - по грансоставу, песок, d мм мелкий пылеватый 0,05-0.1 0.050Л
- по трудности разработки песок (по классификации) Средний, мелкий, пылеватый III II I
- намыв территории до проектно-планировочной отметки 3,00 м БС на донные песчаные грунты, представленные песками пылеватыми, подстилаемыми на глубинах 4-9 м илистоглинистой толщей мощностью 20-22 м.
При выборе типа земснаряда для дноуглубления акватории и извлечения грунта определялись параметры с учетом глубины погружения и бескавитационной работы грунтового насоса, опор рабочей точки и потерь в напорном пульпопроводе. Перед намывом территории выполнялись подготовительные работы по срезке кустарника, снятию илисто-торфяного слоя толщиной 1,5 м.
Характеристика карьерных песчаных блоков, разрабатываемых земснарядами, представляется как тип обводненного песчаного месторождения (СНиП ГУ-2082, ВСН 182-74) в таблице.
При намыве территории под строительство порта в замкнутой акватории основной задачей являлось обеспечение качества
намываемого грунта и требований охраны окружающей среды по предельно допустимой концентрации
Рис. 1. Разрез дамбы обвалования с водосборным шандорным колодцем
взвесей в сбросной воде. Намыв территории осуществлялся сосредоточенным выпуском пульпы из торцов пульпопровода, уложенного на гребень дамбы на отметке 3,00 м БС с наращиванием плетями длиной 50 м.
На основе геотехнического контроля и испытания грунтов определялись физико-механические характеристики донного и намытого грунта.
Механизм уплотнения намываемого грунта на природный грунт определялся исходя из постоянно меняющихся физических свойств системы «донный песок пылеватый - намытый грунт». Следует отметить, что при проектировании выполнение расчетов, обычно, производится с использованием детерминированных методов и определений усреднения. Погрешность заданной величины технологических параметров может привести к рассогласованию технической системы управления процессами намыва, так называемых «подвижных» объектов. В этом случае предлагается методический подход на основе использования энтропийных оценок параметров. [1, 2] .
При расчете изменения плотности намытого грунта использовалась расчетная зависимость
ара = Р(ратах - Pd)dt
где Р - коэффициент пропорциональности, прогнозируемый в моменты ^ и t2; рЛтах =ра +а, где плотность скелета грунта ра г/см3; а -показатель приращения плотности грунта.
При графическом построении зависимости ра от показателя а, устанавливался период уплотнения грунтов, представленных, в основном, песком мелким и пылеватым, который составлял при снижении уровня техногенной воды через 1-1,5 месяца после намыва ра > 1,55 г/см3 и несущей способностью Р > 0,05 МПа.
Вариант 2. Образование территории под строительство Морского пассажирского терминала на Васильевском острове Санкт-Петербурга
При инженерной подготовки территории под строительство гидромеханизированным способом определяющими факторами технологических решений являлись:
- инженерно-геологические условия в районе Невской губы (ветро-волновой режим, мелководность, физические свойства карьерных и донных грунтов);
- прерывистая поставка привозных песков из морского месторождения о. Сескар и обеспечение их гидротранспортирования и укладки на картах;
- образование намытого песчаного основания под здания и сооружения с требованием плотности скелета грунта ра > 1,65 г/с м3 при нагрузке Р > 0,15 МПа;
- недопустимость распространения глинисто-пылеватых взвесей в акватории, превышающих предельно допустимую концентрацию 0,25 мг/л.
Территория порта первого пускового комплекса общей площадью 90 га с объемом грунта более 10 млн. м3 разбита на карты размером (100 х 100) м2.
Для защиты территории при намыве от ветро-волнового воздействия выполнялось внешнее берегоукрепление вертикального типа, как больверк с лицевой стенкой из металлического шпунта или каменной отсыпкой на намытом откосе.
Для гидротранспортирования пульпы на карты намыва по пульпопроводу Л 630 мм применялись гидроперегружатели типа Р-68, обеспечивающие бесперебойную выгрузку самоходных
шаланд, доставляющих морской песок крупно- и среднезернистый с влажностью 12-18%. Для обеспечения
д
1
Рис. 2. Профиль намываемого откоса при формировании под волновым воздействием: 1 - отметка гребня дамбы, 2, 3 - верхняя и нижняя границы размывающего действия волны соответственно при МУВ и НГВ
расхода гидросмеси (пульпы) Q - 0,771 и скорости УКр- 3,57 м/с при консистенции Со - 0,20 дальность транспортирования песков средних принята 1000 м при производительности гидроперегружателя по смеси 2140 м3/ч.
Гранулометрический состав привозного песка с содержанием частиц Л < 0,1 мм в пределах 10% незначительно изменялся при фракционировании на откосах намыва и в составе сбросных вод.
Следует отметить, при использовании для намыва местного донного песка пылеватого с содержанием частиц Л < 0,1мм до 30-40%, создавались условия их превышения, не допускаемые при сбросе в акваторию и необходимость остановки земснарядов. Это определило решение попутного использования донных песков пылеватых, извлекаемых при дноуглублении операционной акватории порта с учетом требований охраны окружающей среды в Невской губе.
При формировании намываемого откоса происходила при волновом воздействии переработка профиля и отложение грунта в аккумулятивной зоне (рис. 2).
Коэффициент откоса т1 выше максимального уровня воды (МУВ) определяется по зависимости:
m - коэффициент естественного откоса; d - расчетная крупность
песка, мм; h, Л- высота и длинна волны, м.
Коэффициенты m2, m3 откосов между МУВ и нижней границей размывающего действия волн НТВ определяются в зависимости от волнового режима. Как показал опыт, в условиях Невской губы потери в верхней части профиля грунта составляют не менее 20%. Для сокращения потерь грунта использованы секционный и замкнуто-цикличный способы намыва подводных откосов. Инженерная подготовка территории в акватории Невской губы под строительство Санкт-Петербургского МПТ, в основном, завершена. Основные причалы с вокзалами подготовлены к приему океанических судов, в сентябре 2008 г.был пришвартован первый океанический лайнер Costa Mediterranea с двумя тысячами туристов.
В заключение, по инженерной подготовке намытой территории под строительство портов, отмечается:
1. Г идромеханизированный способ дноуглубления и намыва грунтов в акватории наиболее эффективен исходя из природных условий и необходимости перемещения больших объемов грунта из обводненных карьеров.
2. Привлечение автономных земснарядов типа: «Апшерон», «Крым», «Zeeland», не соответствовало местным условиям при разработке маломощных песчаных слоев до глубины 8-10 м, а также траншейный способ дноуглубления, не обеспечивали объемы и качество разрабатываемого грунта и донной поверхности при заглублении в глинистые грунты.
3. При использовании гидроперегружателей типа Р-68, обеспечивающих бесперебойную выгрузку из самоходных шаланд морского песка и гидротранспортирование пульпы на карты намыва показало высокую эффективность гидромеханизированных работ. Этому способствовало техническое оснащение и организация работ, проводимых голландскими компаниями «Van Oord» и «Ballast Ham Dredging».
------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зубков В.М., Каминская В.И., Суминов Ю.И. Руководство по намыву дамб в условиях прибрежной зоны моря. Москва, ЦБНТИ, Минмонтажспецстрой СССР, 1976 г.
2. Каминская В.И. Оптимизация проектных и производственных решений намыва сооружений « Гидромеханизация 2000г.» издание Московского государственного горного университета, выпуск 2, 2000г.
3. Кожевников Н.Н. О приборах технического контроля работы земснарядов « Гидротехническое строительство». №7, 1999г.
4. W.F. Van iMpe, R.D.VeRAsteGui FLoRes, University ot Ghent,BeLgium, 2007r.
V.I. Kaminskaya
THE MAIN FEATURES OF DESIGNING AND BUILDING THE HYDRAU-LIC-FILL TERRITORIES FOR THE OFFSHORE PASSENGER TERMINAL IN SAINT PETERSBURG
The examles of designing and engineering preliminary development of hydraulic-fill territories for coastal building in the conditions of wave action t the depth of 10 metres are reviewed.
Key words: hydraulic-fill territories, hydrotechnical calculations for bank protection, hydro-transportation, hydraulic mining works
— Коротко об авторе --------------------------------
Каминская В.И. - зав. лабораторией, ЗАО ИЦВНИИГС, (812) 567-59-14
