Экраны из глинистых грунтов

Практическая работа 1

ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ И УСТРОЙСТВА

Противофильтрационные природоохранные мероприятия применяют для уменьшения потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов, когда КПД оросительной системы оказывается ниже заданного или каналы проходят в грунтах с высоким коэффициентом фильтрации (более 0,1 м/сут).

Противофильтрационные устройства (ПФУ) предназначены для уменьшения фильтрационных расходов и градиентов напора, понижения уровня грунтовых вод, а также для защиты территорий и подземных вод от загрязнения фильтрующимися сточными во­дами.

Экраны из глинистых грунтов

 

Грунтовый экран (см. рис. 1.1) — ФПУ, располагаемое по вер­ховому откосу плотин (дамб). Толщину экрана принимают анало­гично толщине ядра. Основные типы конструкций противофильтрационных экранов из глинистого грунта показаны на рисунке 1.2.

Рис. 1.1. Схемы земляных плотин с ядром (а) И экраном (б) экраном: 1 — проницаемое основание; 2 — подошва плотины; 3 — поверхность фунта; 4 — крепление верхового откоса; 5 — ядро; 6 — наслонный дренаж; 7 — пригрузка экрана; 8 — экран; 9 — трубчатый дренаж; 10 — водоупор

 

Водоупорным элементом одно­слойного экрана (рис 1.2, а) явля­ется сплошной слой уплотненного глинистого грунта, защищенный сверху от повреждений слоем пес­ка или золошлака.

В двухслойном экране (рис. 1.2, б) водоупорный элемент состоит из двух сплошных слоев глинистого грунта, разделенных дренажной прослойкой, перехва­тывающей жидкость, профильтро­вавшуюся через верхний слой.

Комбинированный экран (рис. 1.2, в) имеет водоупорный эле­мент, который состоит из слоя глинистого грунта, покрытого сверху битумной или полиэтиленовой пленкой.

Рис. 1.2. Основные типы конструкций противофильтрационных экранов из глинистого грунта: а — однослойный экран; б — двухслойный экран; в — комбинированный экран; 1 — защитный слой из несвязного грунта или золошлака; 2 — слой уплотненного глинистого грунта; 3 — осно­вание экрана; 4 — дренажная прослойка; 5 — би­тумная или полиэтиленовая пленка

 

В качестве материала водоупорного элемента однослойного и двухслойного экранов допускается использовать глинистые грун­ты, в которых содержится не менее 40 % (по массе) частиц круп­ностью до 0,1 см. В этих грунтах должны отсутствовать валунные и каменистые включения крупнее 10 см.

В грунте водоупорного элемента комбинированного экрана с полиэтиленовой пленкой также не допускается наличие дресвяно-щебенистых частиц угловатой формы. Кроме того, во всех случаях коэффициент фильтрации глинистого грунта в уплотненном со­стоянии не должен превышать 10 ^-6 см/с.

Для устройства экранов не рекомендуют использовать грунты, содержащие более 4...5 % по массе растворимых солей:

В экране комбинированного типа в качестве материала пленоч­ного покрытия используют полиэтиленовую пленку толщиной не менее 0,02 см либо нефтяной битум, наносимый на слой грунта при температуре 170 до 200 °С. Толщину пленки битума при этом выдерживают 0,2...0,8 см.

Толщину дренажной прослойки в двухслойном экране прини­мают 0,3...0,5 м. В качестве материала этой прослойки допускают применение песчано-гравийных и дресвяно-щебнистых грунтов с коэффициентом фильтрации не менее 50 м/сут.

Асфальтобетонные экраны

Асфальтобетонные экраны выполняют из плотного гидротехни­ческого асфальтобетона или полимерасфальтобетона. Их достоин­ства: возможность механизации строительных работ, быстрота воз­ведения, гибкость, сочетание водонепроницаемости (К_ф = 10 ^-7... 10 ^-12 см/с) с механической прочностью (т. е. они являются и креплением откоса), сравнительно небольшая стоимость, просто­та ремонта. Асфальтобетонные экраны подвержены старению, но этот процесс достаточно длительный.

Асфальтобетонные экраны бывают однослойные — из плотно­го асфальтобетона, укладываемого на уплотненный грунт, двух­слойные (применяют при неблагоприятной геологической обста­новке в районе строительства, при противодавлении, например при быстрой сработке водохранилища) — состоят из асфальтобе­тона, уложенного на дренажный слой из пористого асфальтобето­на (дренаж снижает противодавление), трехслойные — применя­ют при больших высоте плотин и колебаниях УВБ.

Состав асфальтобетона плотного: битум — 7...11 %, наполнитель (доломитовый или известняковый порошок) — 15...25 %, заполни­тель (песок — 50...80 % и щебень — 10...25 %); пористого: битум — 3...5 %, наполнитель — 0...5, песок — 15...25 и щебень — 40...65 %. Асфальтобетон укладывают в горячем состоянии и уплотняют.

Подготовка под экраном состоит из дренажного слоя щебня, гравия, а при земляных откосах — иногда из протравленного гер­бицидами слоя грунта.

Асфальтобетонные экраны выполняют в виде монолитных и сборных покрытий из гидротехнического асфальтобетона на по­верхности грунтовых сооружений.

Экран состоит из следующих слоев (рис. 1.3): подготовки из слоя щебня или гравия; слоя плотного гидротехнического асфаль­тобетона; поверхностной обработки или защитного слоя.

Асфальтобетонные экраны применяют при необходимости обеспечить высокую водонепроницаемость, долговечность, хими­ческую стойкость и деформативную способность экрана.

Рис. 1.3. Типовые конструкции противофильтрационных экранов: а, б, в, г — варианты устройства покрытий; 1 — поверхностная обработка с посыпкой камен­ным материалом; 2 — основной пропгивофильтрационный слой из плотного гидротехнического асфальтобетона; 3 — поливка горячими битумными материалами; 4 — щебень; 5 — пористый (дорожный) асфальтобетон; 6 — поверхностная обработка из холодных битумных материалов; 7— обработка гербицидами; 8— черный щебень; 9— песчаный слой

 

При укладке асфальтового покрытия непосредственно на грунтовое основание, состоящее из пылеватых и мелкопесча­ных грунтов, поверхность грунта обрабатывают, разливая жид­кий или разжиженный битум, битумную эмульсию или эмуль­сионную пасту.

Укладка монолитных асфальтобетонных экранов на обвод­ненное или влажное основание запрещается.

В зависимости от используемых механизмов подготовку под монолитное асфальтобетонное покрытие выполняют из слоя щеб­ня или гравия крупностью до 40 мм толщиной 0,10...0,15 м.

Основной водонепроницаемый слой противофильтрационного экрана выполняют из плотного гидротехнического асфальтобето­на, укладываемого в горячем состоянии в монолитное покрытие толщиной 4...6 см.

Широкое применение находят усиленные асфальтобетонные монолитные экраны, которые выполняют, если требуется:

- при повышенной водонепроницаемости экрана (коэффициент фильтрации в среднем менее 10 ^-7 см/с) увеличивают толщину плотного асфальтобетонного слоя до 8 см, укладывая его в два слоя и обрабатывая поверхность полимербитумной мастикой с расходом до 2 кг/м²;

- полной водонепроницаемости противофильтрационного экра­на устраивают трехслойный экран из двух слоев плотного ас­фальтобетона толщиной 5...8 см с фильтрующей прослойкой из черного щебня толщиной 10...15 см или пористого асфальтобетона толщиной 8... 10 см, причем воду из дренажного (промежуточного) слоя отводят к насосной станции;

- повышенной трещиноватости на морозе или повышенной теп­лостойкости в районах с жарким климатом (минимум температу­ры покрытия ниже —40 °С, максимум — выше 60 °С или темпера­туры воды выше 50 °С) устраивают экран из асфальтополимербетона на основе полимербитумных вяжущих;

- повышенной стойкости против размыва струей воды или пуль­пы в местах постоянных выпусков устраивают защитное покрытие поверх экрана из бетонной или железобетонной плиты толщиной 10...15 см;

- защите экрана от динамических воздействий сбрасываемых шламов или работающих землеройных механизмов устраивают поверх экрана защитный слой грунта толщиной 40...50 см. При волнах высотой более 0,5 м и возможности образования льда по­крытие на откосе делают усиленным, общей толщиной 0,15 м;

- высоком уровне грунтовых вод, временно превышающем на ча­сти дна бассейна на 0,5 м минимальный уровень воды в нем, уси­ливают покрытие, устраивая дренажную подготовку из черного щебня, а при мелкозернистых, пылеватых и суглинистых грун­тах — в виде щебеночно-песчанного фильтра, причем дренирую­щая подготовка должна примыкать к трубчатым дренам, отводя­щим воду за пределы бассейна.

Все примыкания и сопряжения противофильтрационного эк­рана выполняют по индивидуальным рабочим чертежам с особой тщательностью, гарантирующей отсутствие протечек в этих местах в период эксплуатации экрана.