Технология строительства грунтовой плотины

1. ВВЕДЕНИЕ

Решать вопросы, связанные  с разработкой технологии строительства грунтовых насыпных плотин, необходимо применительно к конкретным условиям строящихся мелиоративных объектов. Поиск оптимальной технологии позволит закрепить и расширить теоретические знания по предмету, приобрести навыки самостоятельной и творческой работы, научиться пользоваться справочной, нормативной и учебно-методической литературой. В процессе разработки технологии строительства данных сооружений необходимо предусмотреть решение следующих основных вопросов:

1. Привести характеристику  условий строительства возводимого  сооружения.

2. Установить необходимый  перечень рабочих операций, связанных со строительством данного сооружения, учитывая конкретные условия его строительства.

3. Определить планируемые  профильные объемы работ по  всему перечню рабочих операций  и установить условия их выполнения.

4. Выбрать технически  пригодные и экономически выгодные  типы и марки машин для выполнения  всего перечня рабочих операций.

5. Дать описание технологии  производства работ по всем  рабочим операциям с необходимыми  расчетами.

6. Составить организационно-технологическую  документацию на строительство  данного сооружения.

7. Подсчитать технико-экономические  показатели разработанной технологии  строительства грунтовой насыпной  плотины.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА  УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА

ПЛОТИНЫ

Согласно исходным данным работы строительства водохранилищного узла гидротехнических сооружений является город Борисов. Район строительства  подвергся комплексным изысканиям. Были получены необходимые данные для  составления проекта. В результате геодезической съёмки получен рельеф местности (см. планшет №1). Он характеризуется максимальным уклоном i_max=0,25 , минимальным уклоном i_min=0,005 и средним уклоном i_cp=0,05Грунт залегающий в данном районе представляет в бортах:

Растительный слой – 0,35м;

Суглинок твёрдый – 8,65 м;   

Суглинок мягкопластичный-18м.

           В пойме:

Песок крупный с галькой  – 4,00 м;   

Суглинок твёрдый - 3,00м.

Суглинок полутвёрдый  -7,00м;

Суглинок мягкопластичный на всю разведывательную глубину

По этим данным строим продольный профиль (рис.1)

На положение створа плотины  оказывают влияние различные  факторы. Топографические условия  определяют длину и высоту плотины. Створ плотины, как правило, располагают  в наиболее узкой части водостока, нормально к горизонталям, что  обеспечивает минимальный объём  работ. Намечаем створ будущей плотины (см. планшет). Створ выбираем с учётом перечисленных факторов и технико-экономического сравнения вариантов. Выбор типа плотины: тип грунтовой плотины принимаем в зависимости от наличия на месте строительства грунта для возведения плотины и рода грунта в её основании.

Проектируем плотину однородную, состоящую из суглинка твёрдого. Там, где плотина сопрягается с водопроницаемым основанием, проектируем глубокий зуб.

Форма поперечного сечения грунтовой плотины - трапецеидальная. С учётом высоты плотины принимаем прямые очертания верхового откоса. Заложение откосов принимаем m=3,0 и m=3,5 (табл. 2.2. с.44) — верхового откоса и m=1,75 и m=2,0 — низового. Ширину по гребню назначаем согласно категории дороги IV-10м (табл.  2.3. с.45).  Отметка гребня плотины ΔГП =83,04 м , отметка основания ΔОП=67,80 м.

К гидрогеологическим условиям относятся:H₁=14м; H_2быт=2.2м; H_2max=3м; h_сраб=5,0м.

Q_max=100м³/с; Q_стр=5,5м³/с Q_опор=3,5 м³/с

Все перечисленные условия  относятся к строительству сооружения в целом и оказывают существенное влияние на выбор необходимого перечня  рабочих операций, типов и марок  машин.

 

3. СОСТАВ РАБОЧИХ  ОПЕРАЦИЙ

Грунтовые плотины представляют собой насыпи, которые возводятся в строгом соответствии с проектными параметрами и обладают необходимой прочностью, статической устойчивостью и водонепроницаемостью. В данных указаниях рассматриваются вопросы, связанные только с возведением тела плотины, не касающиеся строительства водосбросных сооружений на них.Как правило, при возведении тела грунтовой плотины механическим способом (отсыпкой) необходимо выполнять два строительных процесса, которые технологически и во времени тесно связаны между собой. Первый – производство работ в карьере, второй – возведение тела грунтовой плотины. В составе каждого строительного процесса необходимо наметить перечень рабочих операций, соответствующий конкретным условиям строительства. Так, в состав первого строительного процесса обычно включают следующие рабочие операции: 

1. Вынос в натуру проектных  осей и размеров карьера.

2. Вскрыша карьера, т.е.  удаление за пределы его проектных  параметров растительных и сильно  гумусированных, пронизанных корневищами  грунтов.

3. Разработка грунта в  карьере (грунта, который планируется  использовать для отсыпки тела плотины).

4. Транспортирование разработанного  грунта из карьера в тело  плотины.

5. Комплекс рабочих операций, связанных с рекультивацией карьера  после окончания разработки в  нем полезного грунта.

Конкретный перечень этих операций может быть определен заданием на проектирование.

Второй строительный процесс, как правило, включает следующие  рабочие операции:

7. Вскрыша основания плотины,  т.е. удаление за пределы ее  проектных параметров растительного,  сильногумусированного, пронизанного  корневищами грунта, либо минерального  грунта, который по своим физико-механическим  свойствам не соответствует возводимому  сооружению.

8. Рыхление основания  плотины, выполняемое с целью  повышения статической устойчивости  и водонепроницаемости грунтов  в основании плотины, так как  в процессе рыхления разрушаются  подземные ходы землеройных животных, которые могут стать путями  повышенной фильтрации воды в  основании плотины, что в свою  очередь может вызвать ее разрушение, даже если тело плотины отсыпано  с соблюдением всех правил.

9. Уплотнение грунтов  в основании плотины, которое  выполняется с целью придания  разрыхленному грунту необходимой  проектной плотности, обеспечивающей  надежный контакт тела плотины  с ее основанием.

10. Разравнивание доставленного  в тело плотины грунта слоем  расчетной толщины. Если разработка  грунта в карьере и его транспортирование  в тело плотины планируется  выполнять скрепером, то разравнивание  грунта в теле плотины не  является отдельной рабочей операцией,  так как скрепер способен самостоятельно  отсыпать доставленный грунт  слоем нужной толщины.

11. До увлажнение слоя  грунта в теле плотины до  оптимальной влажности. Эта рабочая  операция является обязательной, если естественная влажность  грунта меньше его оптимальной.  Если естественная влажность  больше оптимальной, то грунт  после его разравнивания необходимо  подсушить. Время подсушки зависит  от вида грунта, его естественной  и оптимальной влажности, температуры  окружающего воздуха и принятой  толщины слоя разравнивания.

12. Уплотнение слоя грунта  в теле плотины. Эта рабочая  операция является основной при  строительстве любых насыпей  механическим способом, так как  от нее зависит качество плотины.  Статическая устойчивость, прочность  и водонепроницаемость зависят  в основном от плотности грунта  в теле плотины, а достигнуть  необходимой проектной плотности  можно только при помощи искусственного  уплотнения его.

13. Комплекс рабочих операций, связанный с креплением откосов  и гребня плотины. Конкретный  перечень рабочих операций этого  комплекса обычно определяется  заданием на проектирование в  зависимости от принятых типов  крепления откосов и гребня  плотины.

При строительстве любой  плотины рабочие операции 1, 2, 6, 7, 8, 9 и 13 выполняются один раз –  либо параллельно, либо последовательно, в зависимости от принятой технологии строительства. Рабочие операции 3, 4, 10, 11 и 12 всегда выполняются параллельно и многократно в течение всего строительного периода, пока возводимое сооружение не достигнет проектных параметров. Приведенный здесь перечень рабочих операций для каждого выделенного строительного процесса является минимальным и приблизительным.

 

 

4. ОБЪЕМЫ РАБОТ

4.1. Определение  профильных объемов тела плотины

Чтобы определить трудоемкость, машиноемкость, стоимость и другие технико-экономические показатели разрабатываемой технологии строительства, а также выбрать экономически выгодные типы и марки машин для  выполнения намеченного перечня  рабочих операций необходимо предварительно определить профильные объемы этих операций и установить все необходимые  условия их выполнения. Объемы всех рабочих операций принято определять на основании известного профильного  объема тела плотины W_п.Профильный объем тела плотины принято определять на основании продольного профиля по створу плотины в таблице определенной формы (табл. 1).Продольный профиль по створу плотины необходимо строить на миллиметровой бумаге в прямоугольной системе координат. По оси ординат в произвольном масштабе откладывают условные отметки местности, по которой проходит проектный створ плотины. Обычно эти отметки проставлены на горизонталях плана местности, где планируется построить это сооружение. По оси абсцисс в масштабе плана местности строят следующие шкалы: проектные точки (сечения) по створу плотины (точки пересечения проектного створа плотины с горизонталями плана местности). Первая и последняя проектные точки – это места сопряжения гребня плотины с поверхностью земли; условные отметки проектных точек (соответствуют отметкам горизонталей, которые пересекают проектный створ плотины). Для первой и последней точек отметки одинаковы и равны проектной отметке гребня плотины; проектная высота плотины в сечениях (определяется как разность проектной отметки гребня плотины и условной отметки каждой точки). Для первой и последней точек проектная высота плотины равна нулю; расстояние между сечениями (на плане местности с помощью измерителя определяют расстояние между сечениями по масштабу плана местности – требуемые расстояния);пикеты по гребню плотины (первая точка обозначается как ПК0, разбивка ведется через 100 м).Все полученные точки в соответствии с их условными отметками наносят на продольный профиль и соединяют прямыми линиями. Первую и последнюю точки соединяют прямой, параллельной оси абсцисс.

 

 

 

 

Таблица 1. Определение профильного объема тела плотины

Ном. сеч. проф.	Отм. пов-сти	Hni	Li-j	Основание плотины			Геом. объем тела плотины
				Bni	Bср	Fосн	fi	fср	Wr
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	83	0		12			0
			15		14,38	215,63		7,19	107,81
2	82	1		16,75			14,38
			40		19,13	765,00		23,94	957,50
3	81	2		21,5			33,50
			20		23,88	477,50		45,44	908,75
4	80	3		26,25			57,38
			30		28,63	858,75		71,69	2150,63
5	79	4		31			86,00
			15		33,38	500,63		102,69	1540,31
6	78	5		35,75			119,38
			35		38,13	1334,38		138,44	4845,31
7	77	6		40,5			157,50
			20		42,88	857,50		178,94	3578,75
8	76	7		45,25			200,38
			30		49,63	1488,75		232,19	6965,63
9	75	8		54			264,00
			50		56,75	2837,50		265,38	13268,75
10	74	9		59,5			266,75
			30		62,25	1867,50		270,88	8126,25
11	73	10		65			275,00
			40		67,75	2710,00		281,88	11275,00
12	72	11		70,5			288,75
			50		73,25	3662,50		298,38	14918,75
13	71	12		76			308,00
			10		78,75	787,50		320,38	3203,75
14	70	13		81,5			332,75
			5		84,25	421,25		347,88	1739,38
15	69	14		87			363,00
			50		89,75	4487,50		380,88	19043,75
16	68	15		92,5			398,75
			80		89,75	7180,00		380,88	30470,00
16а	69	14		87			363,00
			20		84,25	1685,00		347,88	6957,50
16б	70	13		81,5			332,75
			45		76,00	3420,00		310,75	13983,75
16в	72	11		70,5			288,75
			25		76,00	1900,00		310,75	7768,75
16г	70	13		81,5			332,75
			10		84,25	842,50		347,88	3478,75
16д	69	14		87			363,00
			100		89,75	8975,00		380,88	38087,50
17	68	15		92,5			398,75
			55		89,75	4936,25		380,88	20948,13
18	69	14		87			363,00
			35		84,25	2948,75		347,88	12175,63
19	70	13		81,5			332,75
			30		78,75	2362,50		320,38	9611,25
20	71	12		76			308,00
			20		73,25	1465,00		298,38	5967,50
21	72	11		70,5			288,75
			20		67,75	1355,00		281,88	5637,50
22	73	10		65			275,00
			35		62,25	2178,75		270,88	9480,63
23	74	9		59,5			266,75
			10		56,75	567,50		265,38	2653,75
24	75	8		54			264,00
			10		49,63	496,25		232,19	2321,88
25	76	7		45,25			200,38
			30		42,88	1286,25		178,94	5368,13
26	77	6		40,5			157,50
			45		38,13	1715,63		138,44	6229,69
27	78	5		35,75			119,38
			10		33,38	333,75		102,69	1026,88
28	79	4		31			86,00
			35		28,63	1001,88		71,69	2509,06
29	80	3		26,25			57,38
			35		23,88	835,63		45,44	1590,31
30	81	2		21,5			33,50
			20		19,13	382,50		23,94	478,75
31	82	1		16,75			14,38
			55		14,38	790,63		7,19	395,31
32	83	0		12			0
	∑		1165			69930,63			279770,94