Унифицированная классификация технологических схем и способов намыва земляных сооружений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© И.М. Ялтанеи, Е.А. Бессонов, 2015

УДК 622.271

И.М. Ялтанец, Е.А. Бессонов

УНИФИЦИРОВАННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И СПОСОБОВ НАМЫВА ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Представлена разработанная авторами новая унифицированная классификация способов намыва земляных сооружений, включающая все известные и применяемые в настоящее время способы и схемы, в том числе неклассифицированные ранее новые, показаны области применения различных способов и схем намыва.

Ключевые слова: земляные сооружения, унифицированная классификация, рефулерный гидромониторный и комбинированный способы, земснаряды, грунты, песчаный пляж.

Общеизвестная классификация способов намыва, разработанная еще в середине прошлого века к настоящему времени технологически устарела. Из трех ранее классифицированных способов намыва: безэстакадного (грунто-опорного), эстакадного и низкоопорного, только первый широко применяется на практике, а два других, из-за высокой трудоемкости работ и больших затрат, не применяются вообще, либо применяются только в единичных случаях.

С развитием новой техники и технологий в гидромеханизации появился целый ряд новых способов и технологических схем намыва, которые в современной технической и справочной литературе, нормативах и рекомендациях при описании именуются по-разному или просто остаются безымянными. Поэтому с целью упорядочения и унификации терминологии гидромеханизированных работ они нуждаются в обобщении и включении в современную общую классификацию.

Поскольку общепринятые наименования способов намыва были основаны только на одном признаке — на конструкции опоры, с которой производился выпуск гидросмеси (с эстакады, с низких опор или с трубопровода, опирающегося на грунт), то, продолжая эту традицию, для трубопровода, опирающегося на понтоны, поплавки или подвешенного к земснаряду трубопровода, такой способ намыва предложено назвать

привычным для речных гидромеханизаторов словом — рефулерный, а для трубопровода, оснащенного насадкой — гидромониторный способ.

Первые три способа: эстакадный, низкоопорный и безэстакадный хорошо известны горным и строительным гидромеханизаторам, поэтому нет оснований на них еще раз останавливаться. Другое дело — вновь классифицированные способы: рефулерный, гидромониторный и комбинированный, которые нуждаются в характеристике и определении области их применения.

Рефулерный способ. Предложенное научное определение способа намыва: это способ, при котором намыв подводного сооружения или подводной части сооружения осуществляется из торца или боковых выпусков (в том числе, погруженных в воду) плавучего либо подвесного трубопроводов.

Характерными примерами применения на практике рефулерного способа намыва является формирование подводных отвалов при проведении земснарядами различного рода дноуглубительных работ (рис. 1 а, б) и работ по обустройству песчаных пляжей (рис. 2).

Гидромониторный способ. Предложенное научное определение способа намыва: это способ, при котором намыв сооружения осуществляется направленной пульпосодержащей струей из гидромониторной насадки грунтового насоса, установленной на земснаряде.

Рис. 1. Рефулерный способ намыва подводных отвалов при разра ботке земснарядами траншей для прокладки газопровода в Тазов-ской губе

Рис. 2. Рефулерный способ намыва песчаного пляжа на озере курортной зоны «Яхонты» Московской области (пляжная схема намыва из отверстий плавучего трубопровода): а - по отвальной схеме из плавпульпопровода; б - по продольной схеме из подвесного трубопровода

Характерным примерами применения на практике гидромониторного способа намыва являются работы по строительству искусственных островов в водохранилищах, крупных озерах и морских заливах. Из них, по своей значимости и объемам, особенно отличается строящийся в настоящее время в Дубайском заливе ОАЭ комплекс «Пальмовые острова», с запланированным объемом намыва около 1 млрд м3 (рис. 3).

Комбинированные способы намыва. Их может быть несколько десятков, поэтому подробно остановимся только на одном из них, поскольку из-за применения в этом способе глинистых грунтов он может вызвать у специалистов ряд вопросов технологического характера.

Рефулерно-безэстакадный способ. Это способ, в котором, на первом этапе, производят намыв подводной части сооружения рефулерным способом и глинистыми грунтами, а на втором этапе выполняют примыв надводной части сооружения безэстакадным способом и песчаными грунтами. Причем схемы намыва могут применяться разные, из тех, которые представлены ниже в таблице классификации. В результате формируют комбинированные насыпи из глинистых и песчаных грунтов для автомобильных и железных дорог на участках переходов через водоемы, а также оснований для кустов и технологических площадок в водоемах (рис. 4).

Условие применения и подробное описание комбинированного рефулерно-безэстакадного способа намыва.

Рис. 3. Гидромониторный способ намыва комплекса «Пальмовые острова» в Дубайском заливе Объединенных Арабских Эмиратов (продольная схема намыва из насадки земснаряда)

ш

Т77

Рис. 4. Комбинированный рефулерно-безэстакадный способ намыва насыпи дороги в водоеме местными глинистыми и песчаными грунтами (продольная схема намыва)

Этот способ может быть эффективен в применении при разработке земснарядами озерных песчаных и песчано-гравий-ных залежей, погребенных под глинистыми породами при коэффициенте вскрыши от 0,5^0,7 м3/м3 до 1,0^1,3 м3/м3.

На первом этапе, ведут разработку вскрышных пород до обнажения залежи и производят в границах геодезической разбивки акватории намыв из вскрышных пород подводного основания насыпи земляного сооружения или штабеля, применяя рефулерный способ (намыв из плавучего трубопровода) и, в зависимости от ширины сооружения, используя продольную, веерную или продольно-параллельную отступающие схемы намыва. Сразу после намыва подводного основания приступают ко второму этапу. На втором этапе разрабатывают ранее обнаженную залежь и производят примыв надводной части сооружения песчаными или песчано-гравийными породами, применяя безэстакадный способ намыва и используя продольную, веерную или продольно-

параллельную наступающие схемы намыва (рис. 4). Благодаря нагрузке верхнего песчаного слоя, намытого с необходимым расчетным запасом по высоте, глинистое основание претерпит ожидаемую осадку и уплотнится до требуемой величины.

Поскольку на устойчивость сооружений оказывают существенные влияния физико-механические свойства грунта, то для намыва подводных оснований рекомендуется применять только те глинистые грунты, которые обладают достаточной водопрочностью. К ним относятся, прежде всего, супеси, некоторые виды суглинков, а также глины полутвердые и твердые. Из суглинков — годятся средние и тяжелые, имеющие низкую пористость. Совершенно не пригодны для намыва подводных оснований легкие и лессовидные суглинки и лессы, которые быстро размокают и сильно разрыхляются в воде.

В таблице представлена современная унифицированная классификация способов и схем намыва, дана их характеристика и рекомендована область их применения.

Таблица

Унифицированная классификация способов намыва

№ п/п Наименование способа и схемы намыва Характеристика Область применения

1 Эстакадный

- закольцованная по периметру сооружения с кольцевой эстакады высотой 3—5 м с рассредоточенным выпуском гидросмеси Непротяженные, но высокие сооружения, площадки из связных грунтов, хвосто- и шла-мохранилища

- односторонняя то же, с эстакады, расположенной с одной стороны намываемого сооружения Широкопрофильные плотины и дамбы с пологими волноустойчи-выми верховыми откосами

- двухсторонняя то же, с эстакады, расположенной с двух противоположных сторон намываемого сооружения Широкопрофильные сооружения различного назначения

- мозаичная то же, с параллельных эстакад, расположенных в центре, вдоль оси намываемого сооружения Плотины и дамбы различного назначения, применяется для обеспечения однородности намыва.

Продолжение табл.

№ п/п Наименование способа и схемы намыва Характеристика Область применения

2 Низкоопорный

- пионерно-торцевая с опор высотой до 1,5 м, с торцевым или рассредоточенным выпуском гидросмеси Замыв низин, оврагов, обводненных территорий

- односторонняя с опор высотой до 1,5 м, установленных с одной стороны намываемого сооружения Плотины и дамбы с односторонним пологим волноустойчивым откосом

- двухсторонняя то же, с опор расположенных с двух противоположных сторон намываемого сооружения Плотины и дамбы различного назначения, применяется для сокращения ширины профиля намыва.

3 Безэстакадный (грунтоопорный)

- картовая по периметру карты намыва из торца периодически наращиваемого трубопровода Штабели и резервы строительных материалов и грунтов, площадки различного назначения

- продольная то же, вдоль оси намываемого сооружения Технологические тропы, основания автомобильных и железных дорог, замыв магистральных трубопроводов, намыв надводной части пляжей, укрепление берегов

- продольно-параллельная то же, несколькими проходками намыва вдоль оси Среднепрофильные и широкопрофильные сооружения из однородных грунтов, площадки различного назначения, аэродромы, гидроотвалы, замыв территорий

- поперечная то же, несколькими проходками намыва поперек оси Отвалы пород, размещенных в балках, оврагах, замыв территорий при сложном рельефе

- веерная из торца периодически переукладываемого трубопровода по вееру Профильные площадки различного назначения и замываемые территории, имеющие сложную форму в плане

Продолжение табл.

№ п/п Наименование способа и схемы намыва Характеристика Область применения

- конусная стационарно вверх, из торца вертикально направленного выпуска Хвосты обогащения полезных ископаемых, искусственные острова из погруженных в воду трубопроводов

4 Рефулерный

- продольная сосредоточенный выпуск из торца или патрубков (в том числе, погруженных в воду) перемещаемого плавучего или подвесного трубопровода вдоль простирания намываемого подводного сооружения или отвала Подводная часть насыпи автомобильных или железных дорог, замыв различного рода подводных сооружений: тоннелей, трубопроводов, кабелей. Подводные отвалы грунта при разработке траншей для прокладки трубопроводов и кабелей

- продольно-параллельная то же, несколькими проходками вдоль простирания намываемого сооружения Подводная часть широкопрофильных площадок различного назначения, кустов для бурения скважин, технологических площадок, причалов.

- веерная то же, из периодически перемещаемого по вееру плавучего трубопровода Подводная часть широкопрофильных площадок, имеющих сложную форму в плане

- пляжная рассредоточенный намыв из боковых выпусков перемещаемого по вееру и периодически вдоль берега плавучего трубопровода Намыв подводной части песчаных пляжей в водоемах зон отдыха

- отвальная из торца периодически перемещаемого по акватории выпуска плавучего трубопровода Формирование подводных отвалов грунта при выемочных и дноуглубительных работах, а также при разработке траншей для прокладки подводных трубопроводов и кабелей

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бессонов Е.А. Технология и механизация гидромеханизированных работ: Справочное пособие для инженеров и техников. - М.: Издательство «Центр», 1999 - 544 с.

2. Бессонов Г.А. Гидромеханизация - надежный способ строительства в условиях глобального потепления климата. - Гидротехника, 2011, №4, С. 109-111.

3. Юфин А.П. Гидромеханизация. - М.: Стройиздат, 1974. - 223 с.

4. Ялтанец И.М. Проектирование открытых гидромеханизированных и дражных разработок месторождений. Учебное пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. - 758 с.

5. Ялтанец И.М. Гидромеханизированные и подводные горные работы. Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство «Центр Инновационных технологий», 2012. - 716 с.

6. Ялтанец И.М. Патихин Д.В., Исаева НИ. Открытые горные работы при строительстве. Учебное пособие для вузов. - М.: Издательство «Горная книга», 2014. - 384 с. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Ялтанец Иван Михайлович — доктор технических наук, профессор, МГИ НИТУ «МИСиС», [email protected]

Бессонов Евгений Александрович — доктор технических наук, консультант.

UDC 622.271

UNIFIED CLASSIFICATION OF FLOWCHARTS AND METHODS OF HYDRAULIC FILLING

Yaltanets I.M., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Moscow Mining Institute, National University of Science and Technology, Russia, Bessonov E.A., Doctor of Engineering Sciences, Consultant, Russia.

The authors have developed and present a new unified classification of hydraulic filling methods, including all the known and currently used methods and flowcharts, plus earlier unclassified techniques, and show ranges of application of various hydraulic filling methods and flowcharts.

Key words: earthworks, unified classification, dredge pumping, water jet and combination methods, dredgers, soil, sand beach.

REFERENCES

1. Bessonov E.A. Tehnologija i mehanizacija gidromehanizirovannyh rabot (Technology and mechanization of the dredging works): Spravochnoe posobie dlja inzhenerov i tehnikov. Moscow: Izdatel'stvo «Centr», 1999. 544 p.

2. Bessonov G.A. Gidromehanizacija - nadezhnyj sposob stroitel'stva v uslovijah global'nogo poteplenija klimata (Dredging is a reliable method of construction in the context of global warming). Gidrotehnika, 2011, No 4, pp. 109-111.

3. Jufin A.P. Gidromehanizacija (The Dredging). Moscow: Strojizdat, 1974. 223 p.

4. Jaltanec I.M. Proektirovanie otkrytyh gidromehanizirovannyh i drazhnyh razrabotok mestorozhdenij (Design, dredging, and dredging of field developments). Uchebnoe posobie dlja vuzov. 3-e izd., pererab. i dop. Moscow: Izdatel'stvo Moskovskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta, 2003. 758 p.

5. Jaltanec I.M. Gidromehanizirovannye i podvodnye gornye raboty (Dredging and underwater mining). Uchebnik dlja vuzov. 3-e izd., pererab. i dop. Moscow: Izdatel'stvo «Centr Innovacionnyh tehnologij», 2012. 716 p.

6. Jaltanec I.M. Patihin D.V., Isaeva N.I. Otkrytye gornye raboty pri stroitel'stve (Open pit mining during construction). Uchebnoe posobie dlja vuzov. Moscow: Izdatel'stvo «Gornaja kniga», 2014. 384 p.