Компрессорная установка что это такое


Что такое компрессорная установка

Определение понятия «компрессорная установка», классификация

В общем смысле под компрессорной установкой понимают комплекс устройств, обеспечивающих производство сжатого воздуха или иного газа со степенью увеличения давления не менее чем в 3 раза относительно атмосферного. В этот комплекс входят двигатель, компрессор и вспомогательное оборудование (фильтры, осушители, маслоотделители, сепататоры).

Компрессорные установки можно классифицировать по:

1. типу привода (электрический, двигатель внутреннего сгорания, турбина)

2. принципу действия компрессора - поршневой или винтовой (центробежные, струйные и осевые в строительстве не применяются)

  • другим характеристикам:
    • мощности,
    • производительности,
    • по создаваемому давлению - низкого - от 3 до 10, среднего - до 100 и высокого - более 100 кг/см2
    • роду сжимаемого газа (для строительных целей это всегда воздух),
    • передвижной или стационарный,
    • одноступенчатый или многоступенчатый,
    • комплектации вспомогательным оборудованием
    •  и пр.

Принцип работы

Поршневые

Поршневой компрессор состоит из поршня и рабочего цилиндра, оснащенного всасывающим и нагнетательным клапанами. Поршень приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом. В принципе это двигатель внутреннего сгорания, работающий «наоборот». Оптимальный коэффициент сжатия у одноступенчатого компрессора с точки зрения термодинамики составляет 7-8; при необходимости получения большего давления необходимо использовать многоступенчатые конструкции. У поршневого компрессора может быть один или несколько цилиндров, они могут располагаться горизонтально, вертикально, W - или V -oбразным или другим образом. Они бывают одинарного и двойного (поршень работает в обе стороны) действия.

Передвижной поршневой компрессор на шасси автомобиля

Достоинства и недостатки поршневых компрессорных установок:

К достоинствам можно отнести:

  • Простота устройства и обслуживания
  • Высокий коэффициент сжатия по сравнению с винтовыми
  • Терпимость к сложным условиям эксплуатации – они прекрасно работают в запыленных и загрязненных местах
  • Устойчивость к частым включениям и выключениям – винтовые именно эти моменты ломаются чаще всего
  • Высокий КПД, обусловленный конструкцией

Главным недостатком поршневых моделей является то, что высокое трение и потребность в герметизации системы «цилиндр-поршень» вызывает необходимость применение масел. Их присутствие в сжатом воздухе порой не только нежелательно, но и категорически недопустимо (например, при использовании сжатого воздуха для покрасочных работ). Это вызывает необходимость оснащения компрессорной установки масло и влагоотделителем. К тому же поршневые компрессоры имеют меньшую при той же мощности, если сравнивать с винтовыми, производительность и более высокий уровень шума.

Прицепной компрессор

Винтовые

Основой винтовых компрессорных установок является компрессор, состоящий из двух винтовых роторов. Компрессор сухого сжатия имеет выпуклую нарезку на одном роторе, второй имеет вогнутые нарезы-впадины. Оба ротора помещены в корпус и вращаются синхронно, не касаясь друг друга и стенок. Выпуклые и вогнутые поверхности роторов образуют с корпусом компрессора рабочие камеры которые увеличиваются, благодаря тому, что выступы роторов отдаляются от впадин. Так осуществляется всасывание; после того, как объем камер достиг максимума, всасывание прекращается и воздух изолируется стенками корпуса и крышками всасывающего и нагнетательного патрубков. При дальнейшем вращении объем камер уменьшается и воздух вытесняется в нагнетательный патрубок. Значительная длина винтов ротора обеспечивает постоянное присутствие нескольких камер и, как результат – непрерывный равномерных поток сжатого воздуха.

Винтовой компрессор в разрезе

Между роторами оставлен минимальный зазор, который снижает обратное движение воздуха при его сжатии.

Помимо винтовых компрессоров сухого сжатия существуют и маслозаполненные; на них распространяется требование установки на выходе системы сепарации масла.

Достоинства и недостатки винтовых компрессорных установок

Преимуществами винтовых моделей являются:

  • Возможность (и даже желательность!) длительной непрерывной работы
  • Высокая производительность при компактных размерах
  • Низкий уровень создаваемого шума
  • Высокая степень надежности, снижающая эксплуатационные издержки
  • Возможность автоматического управлении агрегатами
  • Высокая чистота сжатого воздуха (у моделей, использующих компрессор сухого сжатия)

К числу «слабых» сторон по сравнению с поршневыми моделями можно отнести:

  • Сложное устройство
  • Невозможность получать воздух высокого давления
  • Необходимость специальных фильтров, защищающих компрессор от попадания даже мельчайших частиц пыли

Передвижная винтовая компрессорная станция

Общие рекомендации по выбору типа компрессорной установки

Если нет существенных ограничений по шуму и требования по производительности также невысоки, а условия эксплуатации «суровые», целесообразно остановиться на поршневой установке. Когда требуется мощный производительный агрегат, предполагающий длительное непрерывное использование, более предпочтителен винтовой компрессор.

Область применения

Сжатый воздух – один из универсальных и наиболее удобных источников энергии, поэтому применяется в производстве (и особенно в строительстве) чрезвычайно широко. Основные области его использования в строительстве таковы:

  • Обеспечение работы пневмоинструмента (отбойные молотки, бетоноломы, буры, пескоструи, пневмоперфораторы, воздушные домкраты)
  • Для очищения поверхностей от пыли
  • Для транспортировки цемента
  • Проведения штукатурных и покрасочных работ
  • Монтаж надувных зданий

enki.ua

Установки компрессорные: определение понятия, достоинства и недостатки

Компрессорная установка - это оборудование, которое используется для получения сжатых газов. Станции данного типа применяются на предприятиях для работы пневматических инструментов.

Существует множество моделей с системами охлаждения. Также стоит отметить, что модификации отличаются по производительности. Некоторые станции нацелены на работу с азотом. Компрессоры применяются разных типов.

Основные преимущества моделей

Среди преимуществ моделей стоит отметить малую энергозатратность. Также важно упомянуть об экологичности устройств. Станции способны работать с различными пневматическими инструментами. Многие модели оборудуются системами газоанализа.

Недостатки устройств

Среди недостатков устройств надо упомянуть о больших габаритах. Модели запрещается применять при минусовых температурах. Также стоит отметить, что станции постоянно нуждаются в обслуживании. Для этого требуется специализированный машинист компрессорных установок. Вакансии можно найти не во всех городах.

Инструкция по эксплуатации

Монтаж компрессорной установки осуществляется с соблюдением правил пожарной безопасности. Для использования станции заправляются сепараторы. Бак в данном случае наполняется водой. Перед включением модели проверяются холодильники, открывается отсек для отработанного масла. Патрубок подсоединяется через насос. Коллектор у станции нужно прочистить, проверить заборный резервуар. Инструкция по компрессорным установкам у моделей может отличаться.

Выделяют газовые и воздушные компрессорные установки. Правила монтажа у них сильно отличаются. По конструкции можно встретить стационарные и мобильные модификации. Если рассматривать компрессоры, то существуют поршневые, ротационные и винтовые механизмы. Они отличаются по мощности и предельному давлению.

Газовые модели

Газовые модификации производятся с несколькими компрессорами. Показатель мощности у них стартует от 4 кВт. Модели способны работать на циркуляционных насосах. Эксплуатация компрессорных установок осуществляется только при плюсовой температуре.

Резервуары под воду применяются разных размеров. Для охлаждения установок используются вентиляторы. Контроллеры для устройств подходят электронного типа. Если говорить про преимущества, то важно отметить низкий расход масла. Еще у моделей имеется блок контроля температуры. Предельное давление у станций стартует от 3 бар. У моделей хорошая производительность. Если говорить про недостатки, то эксперты указывают на низкую рабочую температуру. Коллекторы подходят только винтового типа. Модели нуждаются в обслуживании, поэтому обеспечивать их работу должен машинист компрессорных установок.

Воздушные установки чаще всего используются для работы пневматического оборудования. У моделей очень высокая сила всасывания. Также стоит отметить, что станции производятся с охладительными системами разных классов. У них отсутствуют резервуары с водой. Коллекторы устанавливаются камерного типа. Холодильники делаются только с оросителями. Многие модели имеют очень большие размеры. Однако встречаются и мобильные устройства.

Если говорить про недостатки, то стоит упомянуть о выделении большого количества конденсата. У моделей имеются проблемы с перегревом каналов. Также стоит отметить, что газовые установки нуждаются в частом облуживании. Компрессоры чаще всего применяются циркуляционного типа, а показатель мощности стартует от 4 бар.

Стационарные модели

Стационарные модификации способны работать с большими охладительными баками. Сепараторы используются с емкостными контейнерами. Непосредственно компрессоры разрешается использовать разных типов. Средняя мощность установок стартует от 5 кВт, а предельное давление равняется 2 бар. Некоторые устройства производятся с несколькими насосами. Сила втягивания в данном случае зависит от ротора. Оросительные системы применяются канального типа.

Резервуары чаще всего устанавливаются в верхней части конструкций. Холодильники используются на один или несколько моторов. Отработанное масло в данном случае сразу сливается через патрубки. Если рассматривать достоинства модификаций, то стоит отметить, что они выделяются хорошей производительностью и подходят для больших предприятий по перекачке жидкостей.

Мобильные устройства

Мобильные устройства в наше время являются очень востребованными. Современные устройства способны работать при высокой температуре. Системы охлаждения чаще всего применяются третьего класса. Насосы для устройств подходят только циклонного типа. При этом компрессоры подбираются небольшой мощности. Вентиляторы встречаются разных размеров.

Во многих станциях устанавливаются сепараторы. Данные элементы способны выдерживать давление не более 2 бар. При этом показатель мощности стартует от 4 кВт, однако в данном случае много зависит от компрессора. Мобильные устройства замечательно подходят для работы со сжиженным газом. Однако стоит помнить про недостатки моделей данного типа. В первую очередь речь идет о малой производительности. В данном случае сложно решить проблему с обработанным маслом. Конденсат приходится убирать самостоятельно.

Поршневые модели

Поршневые установки (компрессорные) чаще всего делаются стационарного типа. У них невысокий показатель мощности, однако у них очень простое управления. Коллекторы в данном случае имеются низкой проводимости. Для конденсата, как правило, устанавливаются отдельные емкости. Также можно встретить резервуары от сжиженных газов. У моделей используются холодильники со встроенными оросительными системами. Насосы в станциях применяются циркуляционного типа. Для хранения углеводородного газа применяется большая емкость.

Ротационные устройства

Ротационные установки (компрессорные) имеют массу преимуществ. Они способны работать при высокой температуре. Коллекторы применяются разной мощности. Компрессоры довольно часто используются центробежного типа. Существуют модели на два и три насоса. Механизмы продувки чаще всего устанавливаются в нижней части конструкции. Для охлаждения ротационных установок применяются вентиляторы разного диаметра. Вытяжки в данном случае находятся в верхней части станций.

Для отработанного масла устанавливаются резервуары. Какие недостатки есть у ротационных устройств? В первую очередь важно упомянуть о больших габаритах. Среди ротационных моделей нет передвижных устройств. Холодильники разрешается устанавливать небольшой мощности. У многих станций есть проблемы с повышенной влажностью. Сухой газ приходится хранить в отдельных емкостях.

Винтовые установки

Винтовые станции замечательно подходят для компрессорного оборудования разной мощности. Особенность устройств кроется в наличие коллекторов. В данном случае направляющие крепятся винтовым способом. Устройства отличаются по производительности и мощности.

Многие модели выделятся низким уровнем отработанного масла. Холодильники, как правило, устанавливаются с оросительными системами. Блоки в данном случае фиксируются в нижней части станций. Насосы встречаются как центробежного, так и циклического типа. Сила всасывания зависит от размеров компрессора.

Одноступенчатые модели

Одноступенчатые установки (компрессорные) не способны похвастаться высокой производительностью, а параметр мощности у моделей равняется около 2 кВт. Резервуары под газ устанавливаются с холодильниками. Под конденсат предусмотрены отдельные емкости. Насосы используются только циклического типа. Предельное давление у станций равняется примерно 5 бар. Системы охлаждения используются второго и третьего класса. Довольно часто на установки фиксируются вентиляторы. Коллекторы используются с переключателями. Для управления станцией необходим модулятор.

Особенности двухступенчатых устройств

Двухступенчатые установки (компрессорные) способны работать в разных режимах. У них используются мощные насосы. Компрессоры применяются на 3 и 4 кВт. Предельное давление у станций стартует от 6 кВт. Коллекторы устанавливаются за насосами. Многие модели производятся с несколькими резервуарами под сжатый газ. Для конденсата применяются не большие емкости, а патрубки подключаются через центральную камеру. Насосы встречаются с сепаратором и без него. Сила напора в устройствах стартует от 10 мк.

fb.ru

Компрессор

Компрессор - устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в компрессоре более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2-3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) вентиляторы. Компрессор впервые стали применяться в России с начала 20 в.

Если взять компрессор, привод и дополнительное оборудование, то получится компрессорная установка.

Компрессорная установка в свою очередь — это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования, например: газоохладителя или осушителя сжатого воздуха.

В промышленности компрессоры начали применять в середине 19 века, произошло это в Европе, в России же, компрессоры начали применять позже — в начале 20 века.

Область применения компрессорной техники - технологические процессы химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, пищевой промышленности и ряде других отраслей.

Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных или передвижных машин или установок. Соответственно этому различают стационарные, передвижные, переносные, прицепные, самоходные, транспортные (авиационные, автомобильные, судовые, железнодорожные) компрессоры.

Виды компрессоров

По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разделяют на:

  • Газовые - для сжатия любого газа или смеси газов, кроме воздуха; в зависимости от вида газа они называются кислородными, водородными, аммиачными и т. д.;

  • Воздушные -для сжатия воздуха; значительную группу таких компрессоров составляют компрессоры общего назначения, предназначенные для сжатия атмосферного воздуха до давления 0,8 ? 1,5 МПа и выполненные без учета каких-либо специфических требований;

  • Циркуляционные - для обеспечения циркуляции газа в замкнутом технологическом контуре;

  • Многоцелевые (специальные) -для попеременного сжатия различных газов;

  • Многослужебные (специальные) - для одновременного сжатия различных газов.

Компрессоры также подразделяют по создаваемому давлению рн (низкого давления-от 0,3 до 1 Мн/м2, среднего - до 10 Мн/м2 и высокого - выше 10 Мн/м2), по производительности, то есть объёму всасываемого Vвс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м3/мин) и другим признакам.

Компрессоры также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью N. В настоящее время компрессоры выпускаются двух типов: мембранные и поршневые. Различаются они по принципу действия. Чтобы не вдаваться в подробности механики и инженерной мысли, остановимся на следующем. Поршневые практически бесшумны, но достаточно дороги. Мембранные при работе гудят, многие довольно сильно. Зато значительно дешевле.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры:

  • Поршневые

  • Ротационные

  • Центробежные

  • Осевые

  • Струйные

  • Мембранные

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессоров имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры, имеющие ротор с пазами, в которые свободно входят пластины.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессоров в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора.

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость.

Осевой компрессор имеет ротор, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Осевые компрессоры применяют в составе азотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому кпд и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессор обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Основным узлом мембранного компрессора является мембранный блок, в котором происходит сжатие газа. Мембранный блок выполняет роль цилиндра в компрессоре. При работе компрессора мембраны блоков полностью изолируют сжимаемый газ от рабочей жидкости, чем обеспечивается сохранение высокого качества газа, что является большим преимуществом мембранных компрессоров над поршневыми. Агрегаты предназначены для сжатия различных сухих газов, кроме кислорода, без загрязнения их маслом и продуктами износа трущихся частей. Могут использоваться в производствах и научных исследованиях, где к чистоте перекачиваемого газа и герметичности компрессора предъявляются жесткие требования. В случае прорыва мембран срабатывает автоматическая защита.

Основные типы компрессоров, их параметры и области применения показаны в таблице

Типы компрессоров и их характеристика

Тип компрессора

Предельные параметры

Область применения

Поршневой

VВС = 2-5 м³/мин РН = 0,3-200 Мн/м² (лабораторно до 7000 Мн/м²) n = 60-1000 об/мин N до 5500 квт

Химическая промышленность, холодильные установки, питание пневматических систем, гаражное хозяйство.

Ротационный

VВС = 0,5-300 м³/мин РН = 0,3-1,5 Мн/м² n = 300-3000 об/мин N до 1100 квт

Химическая промышленность, дутье в некоторых металлургических печах и др.

Центробежный

VВС = 10-2000 м3/мин РН = 0,2-1,2 Мн/м² n = 1500-10000 (до 30000) об/мин N до 4400 квт (для авиационных ? до десятков тысяч квт)

Центральные компрессорные станции в металлургической, машиностроительной, горнорудной, нефтеперерабатывающей промышленности.

Осевой

VВС = 100-20000 м³/мин РН = 0,2-0,6 Мн/м² n = 2500-20000 об/мин N до 4400 квт (для авиационных ? до 70000 квт)

Доменные и сталелитейные заводы, наддув поршневых двигателей, газотурбинных установок, авиационных реактивных двигателей и др.

По применению можно выделить:

автомобильные компрессоры — да, ими накачивают шины или камеры;

бытовые компрессоры — аквариумные, для аэрографии или холодильника;

промышленные компрессоры;

и медицинские компрессоры.

Компрессоры. Типы

Самые простые — это безмасляные компрессоры. Такое название они получили вследствие того, что благодаря применению специальных материалов и узлов (в том числе и необслуживаемых подшипников) удалось упростить конструкцию за счет отсутствия системы смазки. Это решение позволяет не только удешевить само оборудование, но и свести к минимуму его обслуживание, снизить требования к правильному размещению (такой агрегат может работать в наклонном положении или даже на боку), а также получить на выходе воздух без малейшей примеси масла (этим грешат его «старшие братья»).

С другой стороны, при отсутствии смазки, естественно, снижается ресурс контактирующих деталей, к тому же не стоит надеяться на высокую производительность, поскольку большие нагрузки приведут к еще более быстрому выходу из строя компрессионной головки. Кроме того, такие устройства работают в интенсивном тепловом режиме, поскольку сжатие воздуха сопровождается солидным тепловыделением, поэтому они не приспособлены к продолжительной эксплуатации. Тем не менее за счет невысокой стоимости (от $150 до $350) и сравнительно малых размеров такие компрессоры широко используются на тех предприятиях, потребности которых в сжатом воздухе невелики, как, впрочем, и объемы работ. Самые производительные устройства этой серии способны «выдать» не более 240 л/мин.

Самые маленькие и недорогие — необслуживаемые безмасляные компрессоры

Реальной альтернативой необслуживаемым стали масляные компрессоры с прямой передачей. В них предусмотрена полноценная система смазки, а вращение от привода к компрессионной головке передается напрямую, поскольку они связаны единым валом. Такая простота решения не позволяет в полной мере решить проблему теплоотвода, поскольку одной крыльчатке приходится охлаждать два агрегата. Отчасти решить проблему удается использованием алюминиевых ребристых корпусов. Такие компрессорыкомплектуются небольшими ресиверами объемом от 20 до 50 литров, их производительность редко превышает 200— 250 л/мин, а стоимость примерно та же, что у агрегатов предыдущей конструкции.

Компрессоры с прямой передачей не рассчитаны на продолжительную работу.

Если же мощности такого «малыша» не хватает, стоит присмотреться к компрессорам другой конструкции — с клиноременной передачей. Как следует из их названия, связь между двигателем и компрессионной головкой в этом случае осуществляется с помощью ременной передачи. Благодаря наличию двух валов (на каждый из них устанавливается крыльчатка) проще организовать охлаждение таких агрегатов, а следовательно, возможна более длительная непрерывная эксплуатация. В основном, с помощью таких компрессоров на «СТО» делают кузовной ремонт двери или капота, в общем красят)). Применение полноценной системы смазки на ременных компрессорах позволяет получить более высокие выходные характеристики компрессора и увеличить объем ресивера. Конечно, столь существенное усложнение конструкции не может не повлечь за собой ее удорожание.

Средний компрессор с клиноременной передачей обойдется в $450—1000. Однако, несмотря на более высокую стоимость и возросшие по сравнению с предыдущим вариантом габариты, именно такие устройства рекомендует владельцам небольших сервисных станций большинство профессиональных продавцов подобной техники. Если наблюдается явный дефицит производственных площадей на СТО, возможно, следует отдать предпочтение моделям с вертикально расположенным ресивером, который при тех же выходных параметрах занимает меньше места.   Ременной компрессор — оптимальный вариант для большинства автосервисов.

Так устроены наиболее популярные у «сервисменов» компрессоры. Есть и другие, позволяющие получить еще более высокие характеристики.

Винтовые компрессоры отличаются надежностью и большим ресурсом работы при гораздо более низком уровне шума и вибрации, но их высокая стоимость часто делает подобное приобретение невыгодным. Тем не менее находятся покупатели и для такой техники: ее используют на крупных станциях техобслуживания с разветвленной сетью пневмомагистралей. Повышения производительности иногда добиваются и усовершенствованием обычных компрессоров с клиноременной передачей. В частности, это достигается за счет размещения двух компрессионных головок, нагнетающих воздух в один ресивер. Первая из них выполняет функцию основной, вторая подключается в том случае, если ее «коллега» не справляется со своими обязанностями.

Существуют специальные шумозащитные исполнения. Их применяют в тех случаях, когда компрессор размещается непосредственно в рабочем цеху (обычно он «живет» в специальном отдельном помещении). Правда, защитные кожухи создают дополнительные проблемы с теплоотводом, поэтому такие компрессоры не рекомендуется использовать при высокой температуре окружающей среды.

Винтовые компрессоры обладают хорошими характеристиками, но они по карману только крупным предприятиям.

studfiles.net

Компрессор. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Компрессор – оборудование, которое служит для сжатия воздуха и подачи его для дальнейшего использования. Такая техника используется практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Появление компактных и мобильных устройств, позволило применять их в быту, и сейчас такой агрегат есть в хозяйстве у большинства домашних мастеров.

Виды компрессоров

Существует классификация такого оборудования по нескольким признакам.

По типу рабочей среды они могут быть:
  • Воздушные. Самый распространенный вид. Такое оборудование сжимает воздух, после чего он применяется для разных целей, например для работы пневмоинстурмента и другого оборудования.

  • Газовые. В этом случае, агрегаты используются для сжатия газов и их смесей, чаще всего они применяются для сжатия водорода и кислорода.

  • Циркуляционные. С их помощью воздух или газ сжимаются, после чего циркулируют по замкнутому контуру.

  • Аппараты многослужебного типа. Они способны одновременно сжимать несколько видов газов.
  • Многоцелевые. Используются для сжатия газов по переменной схеме.
По типу конструкции:
  • Поршневые. Это самая старая модификация, но она до сих пор является популярной и востребованной. Такое оборудование имеет двигатель внутреннего сгорания, в котором есть поршневая группа, и сжатие воздуха выполняется поршнем. Компрессор может приводиться в действие и при помощи электродвигателя. Самыми доступными являются аппараты небольшой мощности с одним поршнем.

  • Мембранные. Они похожи на предыдущий тип, но здесь рабочим элементом является поршневая мембрана. Во время работы агрегата она колеблется и нагнетает воздух. Мембраны делают многослойными, чтобы увеличить их срок службы. Хотя такие приборы имеют производительность меньше, чем поршневые, но на выходе получается воздух без примесей.

  • Роторно-винтовые. В таких конструкциях нет клапанов, поэтому винт имеет максимальные обороты. Чтобы обеспечить необходимое давление, рабочая камера должна быть большой. Мощность таких приборов может быть от 4 до 250 кВт, и они создают давление от 5 до 13 бар.

  • Роторно-пластинчатые. Они имеют прямой приводной механизм, поэтому у них высокая производительность, надежность и большой срок службы. Ротор вращается со сравнительно небольшой частотой, поэтому мощность таких агрегатов в пределах 1-75 кВт, и они могут создавать давление до 10 бар.
Особенности устройства
Самым распространенным является поршневой компрессор:

Винтовые агрегаты имеют немного другое устройство:
  • Основным рабочим элементом является винтовая пара.
  • Всасывающий клапан.
  • Фильтр.
  • Электромотор.

Для того чтобы оборудование меньше нагревалось во время работы, на любых его типах дополнительно устанавливаются охлаждающие радиаторы. Для накопления сжатого воздуха, могут быть встроенные ресиверы или они устанавливаются отдельно.

Принцип действия

Независимо от типа конструкции, любой компрессор имеет одинаковый принцип действия: воздух засасывается в рабочую камеру, где он сжимается до определенного давления, после чего открывается выпускной клапан и сжатый воздух подается напрямую к потребителю или накапливается в ресивере.

В зависимости от типа устройства компрессора, воздух может нагнетаться поршнем, мембраной или винтовой парой. Лопастные приборы будут подавать сжимаемый воздух в непрерывном режиме, так как увеличивают скорость потока за счет вращения лопастей. В объемных агрегатах воздух подается в пульсирующем режиме. Есть большой выбор видов, поэтому всегда можно подобрать тот, который соответствует предъявляемым требованиям.

Область применения

Сжатый воздух необходим для многих технологических процессов, поэтому такое оборудование используется на разных предприятиях. В зависимости от того, для чего используется воздух, к его качеству предъявляются разные требования. Приборы, применяемые в медицине, электронной промышленности, должны подавать воздух без примесей.

Области применения компрессоров:
  • Нефтехимическое производство, часто наличие примесей в сжатом воздухе может быть опасным, поэтому к его качеству высокие требования.
  • Пищевая промышленность.
  • Медицина.
  • Строительство.
  • Металлургия.
  • Машиностроение.
  • Сельское хозяйство.
Широкое применение такое оборудование нашло и в быту:
  • Для накачивания шин автомобиля, мячей, матрасов, лодок, бассейнов и т.д.
  • Подключив продувочный пистолет, можно убрать в машине, очистить двигатель или радиатор.
  • При помощи моющего пистолета, можно мыть не только автомобиль, но и любые другие предметы.
  • Во время ремонта, с помощью краскопульта можно красить, белить.
  • Для работы пневмоинструментов: отбойный молоток, шуруповерт, дрель, гвоздезабивной пистолет, пневмопила.
  • С помощью специальной насадки, можно прочищать канализационные, водосточные трубы.
  • На даче пневматическими ножницами можно легко стричь кусты и обрезать деревья.
Как выбрать компрессор
Несмотря на большое разнообразие моделей компрессоров, при совершении выбора, нужно обращать внимание на:
  • Давление воздуха, оно может указываться в барах или атмосферах, для бытового использования достаточно 4-12 атмосфер.
  • Производительность, этот параметр измеряют в литрах за минуту, для использования в быту достаточно 350 л/мин.
  • Мощность силовой установки, этот показатель характеризует мощность двигателя, для бытовой техники достаточно его показателей в пределах 0,8-2,5 кВт.
  • Вес и габариты, в зависимости от мощности, производительности и размеров, такие устройства могут иметь вес от нескольких килограмм, до нескольких сотен килограмм, чем больше агрегат, тем он менее мобильный.
  • Объем ресивера, бак для накопления сжатого воздуха у бытовых приборов обычно не превышает 50 литров, а у профессиональных, он оставляет 100 и более литров.

Чем больше будет размер и объем ресивера, тем стабильнее будет давление воздуха на выходе, особенно это касается поршневых аппаратов, так как они работают в пульсирующем режиме. Выбирая компрессор, надо покупать тот, мощность и производительность которого будет минимум на 30% больше, чем требуется для выполнения работ.

Плюсы и минусы

Так как существует два основных типа компрессоров: винтовые и поршневые, рассмотрим преимущества и недостатки каждого вида.

Плюсы поршневых приборов:
  • Удобны для кратковременной подачи сжатого воздуха.
  • Могут работать в сложных условиях, поэтому используются в таких загрязненных помещениях как угольные, фасовочные склады, места помола зерна и другие сферы.
  • Эффективно используется при необходимости сжатия агрессивных газов.
  • Является оптимальным вариантом, когда надо производительность не более 200 л/мин.
  • В промышленности его выгоднее использовать, чем винтовые аналоги.
  • Доступная стоимость.
Недостатки таких устройств:
  • Высокие энергозатраты.
  • Необходимо часто проводить техническое обслуживание, обычно это делают не реже, чем через 500 часов работы.
  • Во время работы создается много шума и вибрация.
Винтовые устройства являются более современным оборудованием, среди их преимуществ надо отметить следующие:
  • Низкий уровень шума и вибрации.
  • Сравнительно небольшой вес и размеры.
  • Мобильность.
  • Получается более чистый воздух.
  • Могут работать в непрерывном режиме длительное время.
  • Небольшое энергопотребление.
  • Есть возможность плавно регулировать производительность.
Имеет винтовой компрессор и некоторые недостатки:
  • Более сложное устройство.
  • Высокая стоимость.
Интересные факты

Для того чтобы лучше ознакомиться с особенностями такой техники как компрессор, обратите внимание на следующие факты:

  • В документации к отечественному и зарубежному оборудованию, часто производительность указывается по-разному. В зарубежных моделях указывают объем забираемого воздуха, а он на 30% больше, чем на выходе. Приобретая зарубежные аппараты, надо добавлять эту величину, чтобы получить необходимую производительность.
  • Если оборудование должно работать длительный период времени, то лучше покупать винтовые устройства, но включать и выключать их часто нельзя. Для кратковременной подачи сжатого воздуха, лучше установить поршневые компрессорные агрегаты.
  • Учитывайте, к какой сети будет подключаться прибор: одно- или трехфазной и в соответствии с этим, делайте его выбор.
  • Для автосервиса или мебельного производства, лучше приобретать поршневые аппараты с ременной передачей, хотя они и более шумные, но имеют больший срок службы и высокую надежность.

Как видите, компрессор является таким оборудованием, которое используется в самых различных промышленных сферах и в народном хозяйстве. Если вы любите мастерить или у вас есть автомобиль, то такой прибор обязательно надо приобрести для домашнего использования.

Похожие темы:

tehpribory.ru

Компрессор. Принцип действия, устройство, виды компрессоров.

Компрессор (от латинского слова compressio - сжатие) - энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Компрессорная установка - это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).

Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.

Объёмные компрессоры

В компрессорах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура компрессоров данного типа разнообразна (более десятка видов), основные из которых: поршневые, винтовые, роторно-шесте-рён- чатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Рис. 1. Классификация объемных компрессоров

Поршневые компрессоры (рис. 2-3) могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.

Роторные компрессоры - это машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационнопластинчатые, жидкостно-кольцевые, бывают и другие конструкции.

Рис. 2. Схема работы поршневого компрессора

Рис. 3. Поршневой компрессор: 1 - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 - поршень; 4 - рабочий цилиндр; 5 - крышка цилиндра; 6 - нагнетательный трубопровод; 7 - нагнетательный клапан; 8 - воздухозаборник; 9 - всасывающий клапан; 10 - труба для подвода охлаждающей воды

Рис. 4. Одноступенчатый поршневой компрессор одинарного действия

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W - образным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора (рис. 3) заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

Для предотвращения самовозгорания смазки компрессоры оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически самым выгодным. Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7 - 8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений - выше 10 Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них - регулирование изменением частоты вращения вала.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессора в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуумнасосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры (рис. 5), имеющие ротор 2 с пазами, в которые свободно входят пластины 3, ротор расположен в цилиндре корпуса 4 эксцентрично. При его вращении по часовой стрелке пространства, ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра возрастать корпуса, в левой части компрессора будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через отверстие 1. В правой части компрессора объёмы этих пространств уменьшаются, находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из компрессора в холодильник 5 или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротационного компрессора охлаждается водой, для подвода и отвода которой предусмотрены трубы 6 и 7. Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6.

Рис. 5. Ротационный пластинчатый компрессор: 1 - отверстие для всасывания воздуха; 2 - ротор; 3 - пластина; 4 - корпус; 5 - холодильник; 6 и 7 - трубы для отвода и подвода охлаждающей воды

Винтовые компрессоры

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной пленкой. Трущихся элементов нет.

Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200-300 тысяч часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока.

Пластинчато-роторные компрессоры

Конструкция пластинчато-роторного блока состоит из одного ротора, статора и минимум восьми пластин, масса которых, а соответственно и толщина ограничены. На пластину в процессе работы действуют силы: центробежная и трения/упругости масляной пленки.

Так как масляная пленка нормализуется и становится равномерной и достаточной лишь после нескольких минут работы компрессора, то во время стартов и остановов идет трение пластин о статор и соответственно повышенный их износ и выработка.

Чем большее давление должен нагнетать такой блок, тем большая разницы давлений в соседних камерах сжатия, и тем большая должна быть центробежная сила для недопущения перетоков сжимаемого воздуха из камеры с большим давлением в камеру с меньшим. В свою очередь, чем больше центробежная сила, тем больше и сила трения в моменты пуска и остановки и тем тоньше масляная пленка во время работы - это является основной причиной, почему данная технология получила широкое распространение в области вакуума (то есть давление до 1 бара) и в области нагнетания давления до 0,3-0,4 МПа.

Так как масляная пленка между пластинами и статором имеет толщину всего несколько микрон, то любая пыль, тем более твердые частички крупнее размеров, выступают как абразив, который царапает статор и делает выработку по пластинам. Это приводит к тому, что возникают перепуски сжимаемого воздуха из одной камеры сжатия в другую и производительность заметно падает.

В отличие от небольших вакуумных насосов, где широко применяется пластинчато-роторная технология, в компрессорах большой производительности и давлением выше 0,5 МПа со временем необходимо будет менять весь блок в сборе, так как замена отдельно пластин эффективна лишь в случае восстановления геометрии статора, а такие большие статоры восстановлению (шлифовке) не подлежат.

Производители обычно не дают никаких данных по ресурсу пластинчато-роторного блока, так как он очень сильно зависит от качества воздуха и режима работы компрессора. Для газовых компрессоров, качающих газ практически не останавливаясь круглый год, ресурс может действительно достигать и более 100 тысяч часов потому, что масляная пленка равномерна и достаточна все время работы без остановок.

А при промышленном использовании, где разбор воздуха крайне неравномерен и компрессор запускают и останавливают десятки раз в день, большую часть времени нормальной для работы масляной пленки внутри блока нет, что является причиной агрессивного износа пластин. В таком случае ресурс блока не более 25 тысяч часов.

Динамические компрессоры

В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие компрессоры бывают центробежные (рис. 6) и осевые (рис. 7).

Рис. 6. Центробежный компрессор: 1 - вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 - рабочие колёса; 3 и 7 - кольцевые диффузоры; 4 - обратный направляющий канал; 5 - направляющий аппарат; 12 и 13 - каналы для подвода газа из холодильников; 14 - канал для всасывания газа

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессор и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25-30, а у промышленных компрессоров - 8-12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280-500 м/сек. Важная особенность центробежных компрессоров (а также осевых) - зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также КПД от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессоров отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляет различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и другими.

Рис. 7. Осевой компрессор: 1 - канал для подачи сжатого газа; 2 - корпус; 3 - канал для всасывания газа; 4 - ротор; 5 - направляющие лопатки; 6 - рабочие лопатки

Осевой компрессор (рис. 7) имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6, на внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5, всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессорах между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2-1,3, то есть значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но КПД у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых компрессоров осуществляется так же, как и центробежных. Осевые компрессоры применяют в составе газотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому КПД и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически самому выгодному в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессоры обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Турбокомпрессоры - это динамические машины, в которых сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей.

Прочие классификации

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты - с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя они бывают с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдаленных районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов. С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока, напряжением 110-120 Вольт (или 230-240 Вольт). В зависимости от размера и назначения, компрессоры могут быть стационарными или портативными. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

- вакуум-компрессоры, газодувки - машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше. Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,01-0,1 МПа), в некоторых специальных исполнениях - до 200 кПа (0,2 МПа). В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10-50 кПа, а в отдельных случаях - до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума;

- компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;

- компрессоры среднего давления - от 1,2 до 10 МПа;

- компрессоры высокого давления - от 10 до 100 МПа.

- компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Рис. 8. Пример чертежей компрессора

Производительность компрессоров

Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа сжатого в единицу времени (м3/мин, м3/час). Производительность обычно считают по показателям, приведённым к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу, эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом, но при большой разнице, например, у поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в 2 раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом. Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа заметно превышает атмосферное.

Агрегатирование компрессоров

Агрегатирование представляет собой процесс установки компрессора и двигателя на раму. В связи с тем, что компрессоры поршневого типа характеризуются неравномерной тряской, результатом которой при отсутствии соответствующего основания или опоры становится чрезмерная вибрация, агрегатирование должно выполняться с учетом качественно спроектированного фундамента.

www.eti.su

Назначение компрессора, компрессорной установки и компрессорной станции. Классификация компрессоров по принципу действия, избыточному давлению и подаче

Компрессор, устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в К. более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2-3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) - вентиляторы.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры поршневые, ротационные, центробежные, осевые и струйные.Компрессоры также подразделяют по роду сжимаемого газа (воздушные, кислородные и др.), по создаваемому давлению рн (низкого давления - от 0,3 до 1 Мн/м2, среднего - до 10 Мн/м2 и высокого - выше 10 Мн/м2), по производительности, то есть объёму всасываемого Vвс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м3/мин) и другим признакам. Компрессоры также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью N.

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессоров имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия. Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в К. его температура значительно повышается. Для предотвращения самовозгорания смазки компрессор оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически наивыгоднейшим (см. Термодинамика). Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7-8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений - выше 10Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них - регулирование изменением частоты вращения вала.

Ротационные компрессора имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры, имеющие ротор 2 с пазами, в которые свободно входят пластины 3. Ротор расположен в цилиндре корпуса 4 эксцентрично. При его вращении по часовой стрелке пространства, ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра корпуса, в левой части К. будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через отверстие 1. В правой части компрессора объёмы этих пространств уменьшаются, находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из компрессора в холодильник 5 или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротационного компрессора охлаждается водой, для подвода и отвода которой предусмотрены трубы 6 и 7. Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6. Двухступенчатые пластинчатые ротационного компрессоры с промежуточным охлаждением газа обеспечивают давление до 1,5Мн/м2.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессоров в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном К. всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуум-насосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый К. разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессора и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25-30, а у промышленных К. - 8-12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280-500 м/сек. Важной особенностью центробежных компрессоров (а также осевых) является зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также кпд от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессора отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляется различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и др.

Осевой компрессор имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6. На внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5. Всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси К. (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых К. между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого К. обычно равна 1,2-1,3, т. е. значительно ниже, чем у центробежных К., но кпд у них достигнут самый высокий из всех разновидностей К.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых К. осуществляется так же, как и центробежных. Осевые К. применяют в составе газотурбинных установок (см. Газотурбинный двигатель).

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых К. оценивают по их механическому кпд и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных условиях.

Струйные компрессора по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессора обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Компрессорная установка

Перевод

Компрессорная установка

совокупность устройств, необходимых для получения сжатого воздуха или другого газа. К. у. бывают стационарные и передвижные. В стационарных К. у. используют одноступенчатое или многоступенчатое сжатие воздуха. Основные элементы стационарной К. у. с одноступенчатым сжатием воздуха: фильтр,Компрессор, двигатель, воздухопровод. Кроме того, в К. у. входят вентили и задвижки, измерительные приборы (манометры, термометры и др.), предохранительные и обратные клапаны, а также приборы автоматики, сигнализации и управления. В К. у. с многоступенчатым сжатием входят промежуточные воздухоохладители. Основные агрегаты К. у. имеют циркуляционную систему смазки, подаваемой шестерённым насосом через фильтр и маслоохладитель. Одна или несколько стационарных К. у. вместе со зданием, в котором они размещены, составляют сооружение, называемое компрессорной станцией (См. Компрессорная станция).

Передвижные К. у. обычно монтируются на автоприцепе или автомобильном шасси. Они состоят из компрессора (обычно поршневого с воздушным охлаждением), двигателя внутреннего сгорания, а также воздухозаборника с фильтром и небольшого резервуара (ресивера), к которому присоединены несколько прорезиненных шлангов для подачи сжатого воздуха к потребителям (например, пневматическим инструментам).

Для привода компрессоров в К. у. используют электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания (в том числе газотурбинные) и паровые турбины.

К. у. обслуживают доменные и сталелитейные цехи, машиностроительные заводы, строительные площадки, предприятия горнорудной, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, газопроводы природного газа и др.

Компрессорная станция

Перевод

Компрессорная станция

стационарная установка для получения на различных промышленных предприятиях и строительных площадках сжатого воздуха или газа, используемых как энергоноситель (воздух для привода пневматического инструмента, газ для отопления) или как сырье для получения различной продукции (кислорода из воздуха, аммиака из азотоводородной смеси и т.п.). В состав К. с. обычно входят: главное здание, в котором размещаются Компрессоры и вспомогательное оборудование и устройства — емкости для сжатого газа, газосборники, водо-снабжающие, воздухозаборные и охладительные установки, сети инженерных коммуникаций (водопровода, канализации, пара, горячей воды и т.д.), трансформаторные подстанции, а также бытовые помещения для работающих. К. с., как правило, размещаются в отдельно стоящих зданиях с огнестойкими перекрытиями и трудно сгораемыми перегородками. Иногда К. с. располагаются в пристройке к производственному зданию (при отсутствии в последнем взрыво- и пожароопасных производств, а также если шум и вибрации, создаваемые оборудованием, не являются помехой протекающим в производственном здании технологическим процессам).

Классификация компрессоров по создаваемым ими давлениям нагнетания

1. Компрессоры низкого давления, сжимающие газ до 1 МПа. В настоящее время в связи с тем, что для некоторого пневматического оборудования требуются более высокие давления (до 1,3 МПа), целесообразно, по-видимому, повысить границу давления компрессоров низкого давления до 1,5 МПа. Такие машины называют часто компрессорами общепромышленного или общего назначения. Подобного давления требуют пневматические инструменты, машины, приспособления и другие устройства, позволяющие заменять мускульную силу человека работой машин. Компрессоры низкого давления изготавливаются очень большими сериями и являются наиболее распространенный типом машин.

2. Компрессоры среднего давления, сжимающие газы до 10 МПа. Такие давления используются в некоторых химических производствах, холодильной технике, системах автоматического регулирования, пусковых устройствах двигателей внутреннего сгорания, при гашении искры в электрических выключателях, транспортировке газа и т. д. Подобные компрессоры изготовляются уже меньшими сериями.

3. Компрессоры высокого давления создают давления до 100 МПа. Подобные компрессоры используются в производстве азотных удобрений, некоторых видов полиэтиленов, синтетических бензинов, мочевины и т. д. Такие компрессоры делаются еще более мелкими сериями.

4. Компрессоры сверхвысокого давления повышают давление газа выше 100 МПа. Верхний предел не ограничен. Такие компрессоры изготавливаются, как правило, индивидуально или очень небольшими сериями. Сверхвысокое давление используется при производстве некоторых видов полиэтиленов, в порошковой металлургии и других производствах.

Компрессорные машины разделяют на три класса.

вентиляторы — компрессоры, повышение давления и отношение давлений в которых не превышают соответственно 0,01 МПа и 1,1;

Нагнетатели— машины с повышенным отношением давлений (до 1,3 и более) и без охлаждения среды в процессе работы;

Собственно компрессоры — машины, снабженные устройством для охлаждения среды при работе (отношение давлений более 3),

По достижимому конечному давлению различают:

компрессоры низкого давления — с конечным давлением до 1 МПа; компрессоры среднего давления -— с конечным давлением от 1 до 10 МПа; компрессоры высокого давления — с конечным давлением от 10 до 100 МПа; компрессоры сверхвысокого давления — с конечным давлением свыше 100 МПа. Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных или передвижных машин или установок. Соответственно этому различают стационарные, передвижные, переносные, прицепные, самоходные, транспортные (авиационные,-автомобильные, судовые, железнодорожные) компрессоры. По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разделяют на: 1) газовые — для сжатия любого газа или смеси газов, кроме воздуха; в зависимости от вида газа они называются кислородными, водородными, аммиачными и т. д.; 2) воздушные — для сжатия воздуха; значительную группу таких компрессоров составляют компрессоры общего назначения, предназначенные для сжатия атмосферного воздуха до давления 0,8—1,5 МПа и выполненные без учета каких-либо специфических требований; 3) циркуляционные — для обеспечения циркуляции газа в замкнутом технологическом контуре; 4) многоцелевые (специальные) — для попеременного сжатия различных газов;

5) многослужебные (специальные) — для одновременного сжатия различных газов.

Page 2

Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰) и значительно меньше (12‰) с поверхности суши и выпадает на поверхность океана или суши в виде дождя и снега. При постоянном круговом обращении воды между сушей и океаном общее количество осадков X, выпавших на поверхность суши, равняется количеству потерь на испарение Z, подземному стоку Y1 и поверхностному стоку Y2 .Уравнение водного баланса может быть выражен формулой.

X= Z + Y= Z + Y1 + Y2

В нашей стране существует положительный водный баланс, т.е. среднее годовое количество осадков превышает среднее годовое количество испарений влаги.

Количество выпавших на поверхность почвы осадков измеряют в линейных и объемных единицах. В линейных единицах измеряют среднегодовое и среднемесячное количество осадков H, мм, характерное для данного климатического района, а также интенсивность отдельных дождей і, мм/мин. В технических расчетах принимают объемную единицу измерения количества выпавших осадков g, выраженную в л/с на 1 га.

Каждый дождь характеризуется интенсивностью (іили g), количеством осадков, выпавших за единицу времени, периодом продолжительности дождя и вероятностью его выпадения, т.е. вероятностью повторения такого дождя за тот или иной период наблюдений, лет. Между интенсивностью дождя и его продолжительностью существует определенная зависимость, которая выражается формулой.

g = A/tn,

где g– интенсивность дождя, л/с на 1 га; t – период продолжительности дождя, мин; А и n- параметры, зависящие от климатического района расположения населенного пункта и принятого периода с.

Из приведенной зависимости следует, что более продолжительные дожди имеют меньшую интенсивность, и наоборот максимальное за год – 16 305 мм (1899 г.) и 24 326 (1947 г.). В центральной части европейской территории России среднегодовое количество осадков постепенно убывает при движении с запада на восток. У западных границ России среднегодовая норма осадков достигает 650 – 700 мм в год. У западных склонов Уральского хребта среднегодовая норма осадков снова увеличивается до 600 – 700 мм в год.

Наибольшее количество осадков в год на территории России выпадает на восточном берегу Черного моря, а также в горах Алтая, на склонах, обращенных к Тихому океану.

Организация стока поверхностных вод.Организация стока поверхностных (ливневых и талых) вод непосредственно связана с вертикальной планировкой территории. Осуществляется организация поверхностного стока при помощи общетерриториальной водосточной системы, которая проектируется таким образом, чтобы собрать весь сток поверхностных вод с территории и отвести в места возможного сброса или на очистные сооружения, не допустив при этом затопления улиц, пониженных мест и подвалов зданий и сооружений. Организацию поверхностноговодотвода осуществляют со всех городских территорий. Для этой цели используют открытую и закрытую водосточную системы города, которые выводят поверхностный сток за городскую территорию или на очистные сооружения.

Типы дождевой сети

Система дождевого водоотведения может быть открытого, закрытого и смешанного типов.

Открытая система представляет собой комплекс канав, кюветов, лотков и выпусков упрощенных конструкций, создаваемых при решении вопросов наружного благоустройства объектов.

Закрытая системавключает в себя колодцы-дождеприемники, сеть подземных канализационных трубопроводов с колодцами различного назначения и выпуски дождевых вод в водоемы или на пониженные участки местности. При очистке дождевого стока эта система дополняется регулирующими резервуарами и очистными устройствами, если предусматривается отдельная очистка.

Смешанная сеть имеет элементы открытой и закрытой сети.

Глубина заложения ливневого коллектора зависит от геологических условий грунта и глубины промерзания. Если в районе строительства грунт не промерзает, то минимальная глубина заложения водостока составляет 0,7 м.

Обычно водосточная сеть проектируется с продольным уклоном 5‰, в условиях равнинного рельефа - 4‰. Такой уклон позволяет обеспечить непрерывность движения ливневых вод в коллекторе и предотвращает его заиливание.

Максимальные уклон коллектора принимают таким, при котором скорость движения воды составляет 7 м/с, а для металлических коллекторов 10 м/с. При больших уклонах коллекторы могут выйти из строя из-за возникновения гидравлического удара.

Выпуски водосточной сети по санитарным соображениям желательно устраивать вне границ застройки города в очистные сооружения (отстойники, поля фильтрации).

Открытая дождевая сеть

Стоит из уличной и внутриквартальной. В сети выделяют кюветы и лотки, перепускные лотки, удаляющие воду из пониженных мест территории, и канавы, отводящие воды с больших площадей бассейна. Иногда открытую сеть дополняют русла малых рек и каналы.

Лотки служат для направления стекающей воды с территории кварталов и микрорайонов, с территории зеленых насаждений к кюветам и канавам. Кюветы являются обычно элементами дорог, канавы служат для сброса и отведения в водоемы или иные места поверхностных вод (дождевых и талых). В открытой системе водоотвода с территории города канавы являются основным элементом. При неблагоприятных природных условиях (при наличии оползней, оврагов, при крутом рельефе) лотки и канавы применяют в качестве одного из мероприятий по ограждению склонов от размыва, по организации) стока поверхностных вод на откосах. В этих случаях канавы обычно играют роль нагорных, перехватывающих верховой сток. Поперечное сечение лотков, кюветов и канав показано на схемах (рис.17).

Рис. 17. Монолитные и сборные лотки и кюветы открытой водосточной сети: а — бетонный бортлоток; б, в — притротуарный монолитный и сборный лотки; г — то же, комбинированный с одерновкой; д — сборный лоток для канавы; е —то же, из элементов для прокладки теплосети; ж — сборный телескопический лоток

Для обеспечения нормальной эксплуатации городских улиц во время дождей, таяния снега глубина наполнения лотка ограничивается - она не должна превышать 4-5 см от верха бортового камня. Проезжая часть не должна затапливаться на ширину более 2-3 м.

Размеры поперечных сечений отдельных элементов сети определяют расчетом. При небольших площадях стока размеры поперечных сечений лотков и кюветов не рассчитывают, а принимают по конструктивным соображениям с учетом стандартных габаритов. В городских условиях водоотводящие элементы укрепляют по всему дну или по всему периметру. Крутизну откосов кюветов и каналов (отношение высоты откоса к его заложению) устанавливают в пределах от 1:0.25 до 1:0.5. Лотки и кюветы проектируют вдоль улиц. Трассы водоотводных каналов прокладывают, максимально приближаясь к рельефу, по возможности вне границ застройки.

Поперечное сечение кюветов и лотков проектируют прямоугольной, трапецеидальной и параболической, канав – прямоугольной и трапецеидально. Наибольшую высоту кюветов и канав ограничивают в городских условиях. Ее делают не более 1.2 м (1.0 м – предельная глубина потока, 0.2 м – наименьшее превышение бровки кювета или канавы над потоком).

Наименьшие уклоны лотков проезжей части, кюветов и водоотводящих канав принимают в зависимости от типа покрытия( табл. 3). Эти уклоны обеспечивают наименьшую незаиливающую скорость движения дождевых вод (не менее 0.4 – 0.6 м/с). На участках территории, где уклоны рельефа больше тех, при которых возникают максимальные скорости течения, проектируют специальные сооружения, быстротоки, ступенчатые перепады .

Таблица 8

Вид покрытия Наименьший уклон, %
Лотки проезжей части при асфальтобетонном покрытии 0,3
То же, при брусчатом или щебеночном покрытии 0,4
То же, при булыжной мостовой 0,5
Отдельные лотки и кюветы 0,5
Водоотводные канавы 0,3

Вообще открытые канавы на территории города нежелательны. Но при открытой системе водоотвода они устраиваются. Форма канав обычно трапециевидная: наименьшая ширина по дну - 0,3 м, наименьшая глубина - 0,4 м. Наибольшая глубина воды в канавах в пределах города -1м. Возвышение бровки над наивысшим горизонтом воды должно быть Не менее 0,2 м. Минимальный продольный уклон по дну канавы - 0,005. В южных районах (IV и V климатических зонах) можно минимальный продольный уклон уменьшить до 0,3%. В городах канавы обычно устраивают с укрепленными откосами и дном. Типы укрепления: мощение камнем по грунту или по щебню в один слой; крепление плитами - бетонными или каменными (тесанными); асфальтирование откосов и дна; бетонное укрепление - монолитное, сборное, железобетонное (монолитное, сборное). Крутизна откосов принимается в зависимости от вида грунта и крепления откосов(табл. 9).

Таблица 9

Допустимая крутизна откосов

Грунт русла канав и кюветов Предельная крутизна откосов
Пески пылеватые 1 : 3
Пески мелкие, средние и крупные:  
- рыхлые и средней плотности 1 : 2
- плотные 1 : 1,5
Супеси 1 : 1,5
Суглинки и глины 1 : 1,25
Выветрившаяся скала 1 : 0,25

Закрытая дождевая сеть

К специальным сооружениям закрытой дождевой сети относят: дождеприемные и смотровые колодцы, ливневой коллектор, быстротоки, водобойные колодцы и пр.

Дождеприемные колодцы устраиваются для обеспечения полного перехвата дождевых вод в местах понижения проектного рельефа, на выездах из кварталов, перед перекрестками, со стороны притока воды, обязательно вне полосы пешеходного движения(рис. 18). По магистралям дождеприемные колодцы размещают в зависимости от продольных уклонов (табл. 10)

Таблица 10

Продольный уклон улиц і, %, шириной до 30 м До 0,4 0,4 до 0,5 0,6 до 1 1…3
Расстояние между дождеприемниками,1, м

Рис. 18. Схема размещения дождеприемных колодцев на перекрестках

Ливневой дождевой коллектор, расположенный вдоль магистрали, дублируется, если ширина проезжей части магистрали превышает 21 м или, если ширина магистрали в красных линиях более 50 м (рис. 19, в). Во всех остальных случаях применяют схемы, изображенные на (рис. 19, а, б).

а) б) в)

Рис. 19. Расположение дождеприемных колодцев в плане магистрали: 1 – коллектор, 2 – водосточная ветка, 3 – дождеприемый колодец, 4 – смотровой колодец

При необходимости, дождеприемные колодцы делают комбинированными: для приема воды с проезжей части и для принятия вод из дренажных систем (дрен).

Смотровые колодцы. Смотровые колодцы устраивают на водоотводящей сети для осмотра и наблюдения за работой трубопроводов, для выполнения эксплуатационных мероприятий на сети. Колодцы бывают линейными, поворотными, узловыми, перепадными, контрольными и промывочными. Линейные смотровые колодцы устраивают на прямолинейных участках сети на расстоянии друг от друга.

При значительных продольных уклонах местности на трассе коллектора устраиваются быстротоки,водобойные колодцы или применяются чугунные или стальные трубы.

Размещаются смотровые колодцы на водосточной сети в местах изменения направления уклона и диаметра коллекторов, а также в местах присоединения боковых коллекторов и веток дождеприемных колодцев. На прямых участках смотровые колодцы размещаются в зависимости от диаметра коллектора (табл. 11).

Таблица 11

Диаметр водостока, м Расстояние между колодцами, м
0,3 50-60
0,4-0,6 60-70
0,7-1,0 60-80
1,2-1,5 70-100
более 1,5 80-130

Наиболее распространенным типом колодцев является сборная конструкция.

Смотровые колодцы дренажа располагают, как правило, в местах изменения направления в зависимости от контура здания.

Смотровые колодцы состоят из следующих основных элементов: рабочей камеры, горловины и переходной части между ними, основания и люка с крышкой над горловиной(рис. 20).Колодцы могут выполняться из различных материалов: сборных железобетонных элементов, кирпича, бутового камня и других местных материалов. В плане колодцы устраиваются круглыми, прямоугольными или полигональными.

Рис. 20. Основные конструктивные элементы смотрового колодца 1 – люк с крышкой; 2 – горловина колодца; 3 – плита перекрытия; 4 – рабочая камера; 5 – подводящая труба; 6 – отводящая труба; 7 – открытый лоток; 8 – плита основания; 9 – песчаная подготовка, щебеночное основание

Основание колодца состоит из бетонной или железобетонной плиты, уложенной по щебеночному или песчаному основанию. Основной технологической частью смотрового колодца является лотковая часть.

Лоток в колодце делается из бетона, в нижней части он полукруглый, в верхней – имеет вертикальные стенки. С двух сторон лотка создаются полки с уклоном к центру. Рабочая камера должна иметь следующие минимальные размеры: высота hк – 1,8 м, диаметр Dк – 1,0 м. Минимальный диаметр горловины Dг – 0,7 м. Рабочие камеры и горловины оборудуются скобами или лестницами для спуска или подъема. Стенки рабочих камер и горловин могут выполняться из типовых железобетонных элементов – колец и плит.

Смотровой колодец, установленный на повороте трассы трубопровода, называется поворотным, на присоединениях к ним боковых веток – узловым. Их конструкции аналогичны конструкции линейного с тем отличием, что диаметр рабочей камеры определяется из условия размещения внутри колодца кривых поворотов.

Поворотные колодцы предусматриваются в случае изменения направления трассы трубопровода, причем для устранения большого гидравлического сопротивления необходимо, чтобы угол между присоединяемой и отводящей трубами был не менее 90°, а радиус поворота – от 1 до 5 диаметров труб. Лоток такого колодца плавно искривлен (рис. 21).

Рис. 21. Поворотный колодец

Узловые колодцыустраивают в местах соединения двух-трех трубопроводов. Они имеют узел лотков, соединяющих не более трех подводящих труб и одной отводящей. Узловые колодцы на крупных коллекторах называют соединительными камерами (рис. 22).

Рис. 22. Узловой колодец

Контрольные колодцы выполняются в местах присоединения дворовой или внутриквартальной сети к уличной и располагаются за пределами красной линии(красная линия – термин, применяемый в градостроительстве для обозначения условных границ, отделяющих территорию площадей, улиц, проездов и магистралей от территории, отведенной под застройку.Установленный в градостроительстве порядок разрешает строительство зданий только по красной линии или с отступлением от нее в глубину квартала).

Промывные колодцы служат для периодической промывки начальных участков сети, которые имеют малые диаметры. В этом качестве могут использоваться обычные смотровые колодцы и специальные конструкции с запорными устройствами и подводом воды.

На участках территории, где уклоны рельефа больше тех, при которых возникают максимальные скорости течения, проектируют специальные сооружения, быстротоки, ступенчатые перепады.

Перепадные колодцы, размещаемые в местах вынужденных перепадов канализационной сети (при резкой смене глубины заложения), сооружают для уменьшения глубины заложения сети, а также для снижения скорости движения среды. Перепады на канализационных сетях высотой до 3 м устраивают в колодцах в виде вертикальных стенок-рассекателей или стояков с водобойными колодцами. Перепад может быть либо внутри колодца, либо вынесен за его пределы. Высота перепада зависит от диаметра труб и колеблется в пределах от 2 (для диаметров до 600 мм) до 4 м ( для диаметров до 200 мм). При разности отметок не более 0,7 м перепадные колодцы не устанавливаются, а перепад выполняется на лотке. При удельных расходах более 0,3 м/с перепады высотой не более 3 м устраивают, как правило, многоступенчатыми с расстоянием между ступенями 1,5...2 м. На трубопроводах диаметром 600 мм и более перепады высотой более 3 м желательно выполнять в виде водосливов практического профиля (рис. 23 ).

Рис. 23. Типовой перепадный колодец

1—люк с крышкой; 2_ горловина; 3—железобетонная плита; 4 — кольца; 5 — подвесные скобы; 6— консоль: 7— стальная плита: 8 — водобойный приямок; 9 — вертикальный стояк

Рабочие камеры и горловины оборудуются скобами или навесными лестницами для спуска в колодец.

На уровне поверхности земли горловина заканчивается люком с крышкой, который бывает тяжелым и легким. Тяжелый устанавливается на проезжих местах. Установку люков предусматривают на уровне с поверхностью проезжей части – при усовершенствованном покрытии дорог, на 50-70 мм выше поверхности земли – в зеленой зоне, и на 200 мм выше поверхности – на незастроенной территории. При расположении колодцев на территории без покрытия вокруг люка устраивают отмостку для отвода поверхностных вод.

Дождеприемники. Дождеприемник– колодец, состоящий из съемной решетки, стакана и днища с лотком.

Дождеприемники сооружают из монолитного бетона и при сборной конструкции – из железобетонных элементов.

Сборные железобетонные дождеприемники состоят из днища, лотка, рабочей камеры с перекрытием, чугунного люка с решеткой (Рис. 24).

В плане дождеприемники имеют прямоугольную форму размером 0,6X0,9 м или круглую форму диаметром 0,8 м.

Глубина заложения основания дождеприемника без осадочной части, как правило, должна быть не менее 0,8 м. В пучинистых грунтах глубина заложения основания дождеприемника и отводной трубы не должна быть меньше средней глубины промерзания грунта.

Из дождеприемника дождевая вода поступает в закрытый водосток по соединительной ветке диаметром 200-300 мм, укладываемой в низовой части дождеприемника. Длина присоединения (ветка) от дождеприемника до первого смотрового колодца на коллекторе должна быть не более 40 м. Дождеприемники следует размещать так, чтобы при расчетной интенсивности дождя тротуара не заливались водой.

При неудачном расположении решеток часть воды не будет поступать в дождеприемники, а будет «проскакивать» мимо них. Чем больше продольный уклон улицы, тем больше воды проскакивает мимо решетки. Проскоки значительно уменьшаются, если решетки расположены на 2-5 см ниже лотка или поверхности мостовой.

Рис. 24.Дождеприемник из сборных железобетонных элементов

1 – дождеприемная решетка; 2 – бетонный борт; 3 – колодец;

4 – заделка отверстий бетоном; 5 – основание; 6 – бетонный набивной лоток; 7 – песчаная подушка

К авариям на водостоках относятся:

- промерзание водосточных труб с образованием ледяных и грязеледяных пробок;

- завалы снегом дождеприемных колодцев;

- провалы и деформации отдельных звеньев водостоков;

- образование провальных воронок на трассах.

Особенности проектирования дождевой сети при реконструкции. На реконструируемой территории проектируемую трассу дождевой сети привязывают к существующим подземным сетям и сооружениям. Это позволяет максимально использовать сохраняемые коллекторы и отдельные их элементы.

Положение сети в плане и профиле определяется конкретными условиями проектирования, а также высотным и планировочным решением территории. Если существующий коллектор не справляется с расчетными расходами, водосточную сеть реконструируют.

Прокладка дополнительных трубопроводов производится на тех же отметках, что и существующая сеть или на более глубоких отметках (при недостаточном заглублении существующей сети). Трубы недостаточного сечения частично заменяют новыми, с большим сечением.

На участках существующей сети, имеющих малое заложение, предусматривают усиление прочности конструкции водостока и отдельных его элементов, а при необходимости и теплозащиту.

Page 3

Одним из основных принципов организации городского строительства является опережающая прокладка подземных коммуникаций. Подземные сети, включая водостоки, должны быть построены до начала дорожных работ и застройки районов.

При строительстве водосточной сети сначала прокладывают главные коллекторы, затем продольные водостоки, к которым присоединяют поперечные ветки с водоприемными колодцами.

Наиболее рациональной организацией строительства является поточный метод, в рамках которого необходимо предусматривать опережающее производство сосредоточенных работ: строительство очистных сооружений, сложных камер и т.п.

Технология строительства водосточной сети включает следующие основные процессы: подготовительные работы; разбивка и закрепление на местности трассы трубопровода и контура траншеи; разметки мест пересечения с подземными сетями; разработку траншей; устройство оснований под трубы и колодцы; монтаж элементов водосточной сети, заделку стыков; засыпку траншей с уплотнением грунта.

Основным материалом конструкций является железобетон.

Трубопроводы. Водосточные трубопроводы выполняются из железобетонных, бетонных, асбестоцементных и керамических труб.

Для железобетонных и асбестоцентных трубопроводов допускается применение металлических фасонных частей.

Керамические трубы канализационного типа диаметром 150-600 мм обладают необходимой для безнапорных трубопроводов водонепроницаемостью, гладкой поверхностью и высокой стойкостью к химическим реагентам, достаточной прочностью.

Керамические канализационные трубы диаметром 300-600 мм используют для трубопроводов дождевой канализации, прокладываемых в агрессивных средах при отсутствии временных вертикальных нагрузок.

Асбестоцементные трубы для безнапорных трубопроводов диаметром 100-400 мм. Они имеют гладкую внутреннюю поверхность, обладают достаточной прочностью, высокой долговечностью.

Асбестоцементные трубы используются для водостоков диаметром 300-400 мм небольшой длины в районах, где образование твердых нерастворимых частиц (главным образом, песка), попадающих в водосточную сеть, незначительно.

Устройство оснований.Линейные элементы водосточной сети – трубы и коллекторы, а также колодцы и камеры в зависимости от местных грунтовых и гидрогеологических условий укладывают на естественное грунтовое или искусственное основание (Табл.12).

Таблица 12

Конструкции оснований под трубопроводы

Естественным основанием для труб служат средние и крупнозернистые пески, супеси в сухом состоянии, мелкий и крупный гравий, песок в смеси со щебнем или галькой, глины и тяжелые суглинки при отсутствии в их толще водоносных прослоек, а также скальные и близкие к ним по крепости породы.

Искусственные основанияпод трубопроводы водостоков и дренажей выполняются: песчано-гравийные, щебеночные, бетонные, железобетонные и обоймы усиления. Бетонные и железобетонные основания могут быть монолитными или сборными.

При прокладке водостоков в песчаных грунтах с допускаемым давлением более 0,15 МПа трубы, колодцы и коллекторы можно укладывать на естественное спланированное и уплотненное основание. В глинистых, скальных и крупнообломочных грунтах с RH>0,15 МПа трубы укладывают на песчаную подготовку толщиной 10-15 см.

В грунтах с допускаемым давлением 0,1 – 0,15 МПа устраивают искусственные основания толщиной 10-15 см из щебня, бетона В7,5 ……В15, железобетона. Искусственные основания в переувлажненных грунтах укладывают на песчаную подготовку. В слабых, неустойчивых, просадочных грунтах RH>0,15 МПа (торф, илистые грунты, плывуны) устраивают свайные основания с железобетонным ростверком.

Для равномерной передачи на основание нагрузки от собственного веса труб, веса транспортируемой жидкости и грунтовой засыпки, трубы по всей длине должны плотно соприкасаться с основанием не менее чем ¼ цилиндрической поверхности.

Круглые трубы, уложенные на плоское основание, выдерживают нагрузку на 30-40 % меньшую, чем трубы, уложенные на основание, спрофилированное по форме нижней поверхности трубы. Поэтому на плоское естественное основание допускается укладка труб диаметром не более 0,5 м.

Грунт естественного основания должен иметь ненарушенную структуру и степень уплотнения не менее 0,95 – 0,98 . Грунты основания и песчаной подготовки уплотняют пневмотрамбовками, виброплитами, виброкатками на глубину не менее 0,15 м.

Монтаж водостоков. Перед укладкой элементов водосточной сети следует проверить соответствие проекту параметров открытой траншеи (отметки дна, геометрические размеры, надежность крепления стенок) и основания. Элементы водосточной сети монтируют, руководствуясь следующими принципами.

При монтаже самотечных трубопроводов водостока особое внимание следует обращать на точность укладки труб по продольному профилю трассы. Правильность вертикальных отметок смотровых колодцев (по лоткам колодцев).

Устройство стыковых соединений. Стыковые соединения безнапорных бетонных и железобетонных труб водостоков выполняют в основных двух типов: раструбные и фальцевые.

Рис. 25. Стыковые соединения труб водостоков: а, б — соединения раструбных железобетонных труб; в, г — то же, фальцевых; д — соединения асбестоцементных труб на муфтах; 1 — замок из цементного раствора; 2 — резиновое кольцо; 3 — раструб; 4 — раствор на напрягающем цементе; 5 — труба; 6 — асбестоцементный замок; 7 — смоляная прядь; 8 — герметик; 9 — арматурная сетка; 10— бетонный поясок; 11 — асбестоцементная муфта; 12 — резиновая манжета d=10...20 мм

Обратная засыпка траншей.После проверки правильности укладки трубопровода, установки колодцев и визуального контроля качества заделки стыковых соединений траншею засыпают грунтом. Тщательно выполненная засыпка траншеи обеспечивает равномерную передачу нагрузки на трубопровод и основание и исключает просадку грунта над подземными сетями. Поэтому засыпку траншей следует вести строго соблюдая требования к качеству грунта, степени его уплотнения, последовательности технологических операций.

Для засыпки используют местный однородный непучинистый грунт.

Плотность грунта обратной засыпки должна быть близка к плотности окружающего грунтового массива, но не менее 0,95 от оптимальной при укладке трубопроводов в технических зонах и 0,98-1 – при их расположении под проезжей частью.

При неблагоприятных гидрогеологических условиях и прокладке трубопровода под проезжей частью улиц верхнюю зону грунтовой засыпки рекомендуется армировать синтетическими неткаными материалами, что существенно уменьшает последующие просадки грунта.

Контрольные вопросы по 2-му разделу

1. Цель и задачи вертикальной планировки территорий.

2. Назовите основные методы и стадии проектирования вертикальной планировки.

3. Как организуется сток поверхностных вод на городских территориях.

4. Устройство и функционирование открытой дождевой сети.

5. Устройство и функционирование закрытой дождевой сети.

Page 4

При разработке мероприятий для защиты территорий и зданий от подтопленияучитывают максимальное положение УГВ и соотносят его с требуемой нормой осушения. Для зданий, каналов коммуникаций величина нормы осушения должна быть не меньше 0,30-0,50 м от отметки пола подвала. Для участков зеленых насаждений – от 0,4 до 2 м. Нормальная эксплуатация городских улиц и дорог обеспечивается при положении УГВ 1,3-1,7 м от верха дорожного покрытия.

Защита территории населенных пунктов, промышленных и коммунально-складских объектов должна обеспечивать:

- бесперебойное и надежное функционирование и развитие городских, градостроительных, производственно-технических, коммуникационных, транспортных объектов, зон отдыха и других территориальных систем и отдельных сооружений народного хозяйства;

- нормативные медико-санитарные условия жизни населения;

- нормативные санитарно-гигиенические, социальные и рекреационные условия защищаемых территорий.

В качестве основных средств инженерной защиты следует:

- предусматривать обвалование, искусственное повышение поверхности территории, руслорегулирующие сооружения и сооружения по регулированию и отводу поверхностного стока, дренажные системы и отдельные дренажи и другие защитные сооружения.

- в качестве вспомогательных средств инженерной защиты надлежит использовать естественные свойства природных систем и их компонентов, усиливающие эффективность основных средств инженерной защиты. К последним следует относить повышение водоотводящей и дренирующей роли гидрографической сети путем расчистки русел и стариц, агролесотехнические мероприятия и т.д.

В состав проекта инженерной защиты территории надлежит включать:

- организационно-технические мероприятия, предусматривающие обеспечение пропуска весенних половодий и летних паводков.

Профилактические мероприятия являются основными. К ним относят:

- вертикальную планировку с организацией поверхностного стока на осваиваемом и застроенном участках, не ухудшающую отвод дождевых и талых вод с прилегающей территории;

- искусственное повышение планировочных отметок территории при низких отметках существующей поверхности земли, затрудняющих отвод дождевых вод или понижение подземных.

Для защиты заглубленных частей зданий (подвалов, технических подполий и т.п.), внутриквартальных коллекторов, коммуникационных каналов от подтопления, наряду с дренажами надо предусматривать- устройство защитной гидроизоляции заглубленных конструкций и подземных коммуникаций, нормативное уплотнение грунта обратных засыпок, герметичную заделку отверстий на вводах и выпусках инженерных сетей;

- тщательное выполнение работ по строительству наружных водонесущих коммуникаций для предотвращения аварийных утечек воды;

- использование водосберегающей технологии полива газонов и др.;

- создание противофильтрационных экранов и завес при возведении емкостей накопителей воды;

- устройством широких отмосток с уклоном для быстрого стока дождевых вод; при наличии наружных водостоков – использование или удаление открытыми водоотводящими лотками с активным поперечным уклоном от здания;

- устройство профилактических (пристенных, пластовых, перехватывающих и сопутствующих) дренажей для защиты отдельных зданий, сооружений, элементов благоустройства.

При проектировании мероприятия организации поверхностного и подземного стоков должны решаться согласованно и параллельно как на локальных участках, так и на обширных территориях.

Для предотвращения подтопления в ряде случаев достаточно несколько приподнять площадку под проектируемое здание, если позволяют отметки красных линий на границе с расположенной застройкой. В результате локальной подсыпки повышаются отметки здания и тем самым уменьшается заглубление подвального этажа в естественную толщу грунтов и улучшаются условия удаления дождевых вод от здания. Для ускорения поверхностного стока от здания следует устраивать отмостки шириной 1 – 1,5 м с поперечным уклоном не менее 2 %. Желательно доводить отмостку до дорог или лотков.

Старые здания в СПб из-за возможных наводнений имеют противофильтрационные завесы в виде замков из жирной (кембрийской) глины под всем зданием и с наружной стороны стен.

В настоящее время на смену глиняным замкам пришли изделия из бентонитовой глины в виде рулонов, листов, панелей, матов.

Система водозащиты зданий должна включать меры против техногенной фильтрации. Зона наибольшего риска техногенных утечек возникает в местах ввода инженерных сетей и наружных прокладок водопроводящих коммуникаций вблизи зданий.

Особое внимание следует обращать на качество обратных засыпок пазух для исключения образования в них верховодки.

Локальные профилактические дренажные системы решают задачу защиты отдельного объекта от подтопления. Но в такой защите нуждаются также: инженерные сети, улицы и дороги, подпорные стенки, участки зеленых насаждений, откосы и др. Для защиты их от подтопления используют сопутствующие и застенные дренажи. Их укладывают в траншее с сетями, вдоль проезжей части и т.п.

Назначение дренажей

Назначение дренажей:

- стабильное поддержание на территории нормативного УГВ;

- защита от воды подземных помещений и оснований;

- исключение возможности всплывания сооружений.

Классическое дренажное устройство состоит из двух основных элементов: водоприемного из водоносного пласта и водоотводящего за пределы защищаемого объекта. В современных конструкциях эти две функции могут совмещаться в одном элементе. Наибольшее распространение в гражданском строительстве получили самотечные дренажи гравитационного действия, где поступление воды происходит под действием силы тяжести.

Проектирование дренажей следует выполнять на основании конкретных данных о гидрогеологических условиях места строительства объекта, степени агрессивности подземных вод к строительным конструкциям, объемно-планировочных и конструктивных решений защищаемых зданий и сооружений, а также функциональным назначением этих помещений.

Противокапиллярная гидроизоляция в стенах и обмазочная или окрасочная изоляция вертикальных поверхностей стен, соприкасающихся с грунтом, должна предусматриваться во всех случаях независимо от устройства дренажей.

Устройство дренажей обязательно в случаях расположения:

- полов подвалов, технических подполий, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций и т.п. ниже расчетного уровня подземных вод или если превышение полов над расчетным уровнем подземных вод менее 50 см;

- полов эксплуатируемых подвалов, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций в глинистых и суглинистых грунтах независимо от наличия подземных вод;

- полов подвалов, расположенных в зоне капиллярного увлажнения, когда в подвальных помещениях не допускается появления сырости;

- полов технических подполий в глинистых и суглинистых грунтах при их заглублении более 1,3 м от планировочной поверхности земли независимо от наличия подземных вод.

Для исключения обводнения грунтов территорий и поступления воды к зданиям и сооружениям, кроме устройства дренажей, необходимо предусматривать:

- нормативное уплотнение грунта при засыпке котлованов и траншей;

- как правило, закрытые выпуски водостоков с кровли зданий;

- устройство отмосток у зданий шириной 100 см, с активным поперечным уклоном от зданий 2% до дорог или лотков;

- герметичную заделку отверстий в наружных стенах и фундаментах на вводах и выпусках инженерных сетей;

- организованный поверхностный сток с территории проектируемого объекта, не ухудшающий отвод дождевых и талых вод с прилегающей территории;

- надежность защитных сооружений, бесперебойность их эксплуатации при наименьших эксплуатационных затратах;

- возможность проведения систематических наблюдений за работой и состоянием сооружений и оборудования;

- оптимальные режимы эксплуатации водосбросных сооружений.

В случаях, когда проектируемые сооружения инженерной защиты территориально совпадают с существующими или создаваемыми водоохранными, природоохранными зонами, национальными парками, заповедниками, заказниками, природоохранные мероприятия проекта инженерной защиты территории должны быть согласованы с органами государственного контроля за охраной природной среды.

Page 5

Все подземные дренажи по своему целевому назначению разделяют на следующие группы:

1) промышленный и городской дренажи - для длительного понижения уровня подземных вод на территориях существующих или вновь застраиваемых промышленных предприятий, городов и других населённых пунктов;

2) сельскохозяйственный дренаж - для осушения почвогрунтов на площадях, занятых сельскохозяйственными и лесными культурами;

3) строительный дренаж - для временного (на период строительства) понижения уровня подземных вод на отдельных участках строительства;

4) противооползневой дренаж - для понижения уровня подземных вод в оползневых склонах с целью повышения их устойчивости;

5) дорожный (для авто- и железных дорог) дренаж - для понижения уровня подземных вод в основании дорог или же для осушения тела дорожного полотна в насыпи;

6) аэродромный дренаж - для осушения грунтов оснований лётных полей аэродромов и улучшения их строительных свойств и предотвращения выпучивания глинистых и пылеватых грунтов при их промерзании.

Конструктивные особенности подземных дренажей

В зависимости от конструктивных особенностей дренажных устройств, предназначенных для захвата (каптажа) дренажных вод, можно выделить следующие системы подземных дренажей: горизонтальные, вертикальные и комбинированные.

Горизонтальные дренажи являются наиболее распространёнными в городском строительстве. Они представляют собой открытые лотки, но чаще перфорированные трубы, снабжённые фильтрующим устройством. Трубы заглубляют в водоносный пласт ниже уровня грунтовых вод и уклады­вают с продольным уклоном, обеспечивающим безнапорное движение при неполном заполнении коллектора.

Вертикальный дренаж проектируют в тех случаях, когда при наличии мощного водоносного горизонта требуется большое понижение УГВ, а горизонтальный дренаж нецелесообразно закладывать на большой глубине. Он представляет собой группу трубчатых колодцев, объединённых общими водоотводными и сбросными сетями. Фильтрующую часть этих колодцев значительно заглубляют в водоносный пласт, обеспечивая поддержание свободного уровня воды в колодцах на большой глубине.

Комбинированный дренаж представляет собой сочетание вертикальных дhен с самотечным горизонтальным коллектором.

Типы дренажей

В зависимости от расположения дренажа по отношении к водоупору дренажи могут быть совершенного или несовершенного типа.

Дренаж совершенного типа закладывается на водоупоре. Грунтовые воды поступают в дренаж сверху и с боков. В соответствии с этими условиями дренаж совершенного типа должен иметь дренирующую обсыпку сверху и с боков (рис.26) .

Рис.26. Дренаж совершенного типа

Дренаж несовершенного типа закладывается выше водоупора. Грунтовые воды поступают в дренажи со всех сторон, поэтому дренирующая обсыпка должна выполняться замкнутой со всех сторон.

Рис. 27. Дренаж несовершенного типа

Исходные данные для проектирования дренажей

Для составления проекта дренажа необходимы следующие данные и материалы:

техническое заключение о гидрогеологических условиях строительства;

план территории в масштабе 1:500 с существующими и проектируемыми зданиями и подземными сооружениями;

проект организации рельефа;

планы и отметки полов подвальных помещений и подполий зданий; планы, разрезы и развертки фундаментов зданий;

планы, продольные профили и разрезы подземных каналов.

В техническом заключении о гидрогеологических условиях строительства должны быть даны характеристики подземных вод, геолого-литологического строения участка и физико-механических свойств грунтов.

В разделе характеристики подземных вод должны быть указаны:

причины образования и источники питания подземных вод;

режим подземных вод и отметки появившегося, установившегося и расчетного уровней подземных вод, а в необходимых случаях высота зоны капиллярного увлажнения грунта;

данные химического анализа и заключение об агрессивности подземных вод по отношению к бетонам и растворам.

В геолого-литологическом разделе дается общее описание строения участка. В характеристике физико-механических свойств грунтов должны быть указаны:

- гранулометрический состав песчаных грунтов;

- коэффициенты фильтрации песчаных грунтов и супесей;

- коэффициенты пористости и водоотдачи;

- угол естественного откоса и несущая способность грунтов.

К заключению должны быть приложены основные геологические разрезы и «колонки» грунтов по буровым скважинам, необходимые для составления геологических разрезов по трассам дренажей.

Page 6

Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого объекта и гидрогеологических условий.

При проектировании новых кварталов и микрорайонов на территориях с высоким уровнем подземных вод должна быть разработана общая схема дренажей.

В состав схемы дренажей входят системы дренажей, обеспечивающие общее понижение уровня подземных вод на территории квартала (микрорайона), и отдельных сооружений.

К дренажам, обеспечивающим общее понижение уровня грунтовых вод относятся дренажи:

- головной или береговой;

- систематический.

К местным дренажам относятся также дренажи, предназначенные для защиты отдельных сооружений:

- дренаж подземных каналов;

- дренаж приямков;

- дорожный дренаж;

- дренаж засыпаемых речек, ручьев, логов и оврагов;

- откосный и застенный дренажи;

- дренаж подземных частей существующих зданий.

При благоприятных условиях (в песчаных грунтах, а также в песчаных прослойках при большой площади их распространения) местные дренажи могут одновременно способствовать общему понижению уровня подземных вод.

Головной дренаж.Для осушения территорий, подтопляемых потоком подземных вод с областью питания, расположенной вне этой территории, следует устраивать головной дренаж (рис. 28).

Рис. 28 Схема головного дренажа

Головной дренаж нужно закладывать по верхней, по отношению к подземному потоку, границе дренируемой территории.

Головной дренаж должен, как правило, пересекать поток подземных вод по всей его ширине.

При длине головного дренажа меньше ширины подземного потока, следует устраивать дополнительные дрены по боковым границам дренируемой территории с целью перехвата подземных вод, подступающих сбоку.

Систематический дренаж.На территориях, где грунтовые воды не имеют ясно выраженного направления потока, а водоносный пласт сложен песчаными грунтами или имеет слоистое строение с незамкнутыми песчаными прослоями, следует устраивать систематический дренаж (рис. 29).

Рис. 29 . Схема систематического дренажа

Расстояние между дренами-осушителями систематического дренажа и глубина их заложения определяются расчетом.

В городских условиях систематический дренаж может устраиваться в сочетании местными дренажами. В этом случае при проектировании отдельных дрен следует решать возможность их одновременного использования в качестве местного дренажа, защищающего отдельные сооружения и в качестве элементов систематического дренажа, обеспечивающего общее понижение уровня грунтовых вод на дренируемой территории.

Кольцевой дренаж.Для защиты от подтопления грунтовыми водами подвальных помещений и подполий отдельной стоящих зданий или группы зданий, при заложении их в водоносных песчаных грунтах, следует устраивать кольцевые дренажи (рис. 30).

Рис. 30. Схема кольцевого дренажа

Кольцевые дренажи следует устраивать также для защиты особо загубленных подвалов в новых кварталах и микрорайонах при недостаточной глубине понижения уровня грунтовых вод общей системой дренажа территории.

Кольцевой дренаж надо закладывать ниже пола защищаемого сооружения на глубину, определяемую расчетом.

Кольцевой дренаж следует прокладывать на расстоянии 5-8 м от стены здания. При меньшем расстоянии или большом заглублении дренажа необходимо принять меры против выноса, ослабления и осадки грунта под фундаментом здания.

Пристенный дренаж.Для защиты от грунтовых вод подвальных помещений и подполий зданий, закладываемых в глинистых и суглинистых грунтах, следует устраивать пристенные дренажи (рис. 31).

Рис. 31 .Схема устройства пристенного дренажа

Пристенные «профилактические» дренажи необходимо устраивать также и при отсутствии грунтовых вод в зоне подвалов и подполий, устраиваемых в глинистых и суглинистых грунтах.

Если отдельные части здания располагаются на участках с различными геологическими условиями, на этих участках можно применять как кольцевой, так и пристенный дренажи.

Пристенный дренаж прокладывают по контуру здания с наружной стороны. Расстояние между дренажем и стеной здания определяется шириной фундаментов и размещением смотровых колодцев дренажа.

Пластовый дренаж.Для защиты от подтопления грунтовыми водами подвальных помещений и подполий зданий, устраиваемых в сложных гидрогеологических условиях: в водоносных пластах большой мощности, при слоистом строении водоносного пласта, при наличии напорных подземных вод и т.п., а также в случае недостаточной эффективности применения кольцевого или пристенного дренажа, следует устраивать пластовые дренажи (рис. 32).

Рис. 32 Схема устройства пластового дренажа

Пластовый дренаж устраивается в виде слоя песка, отсыпаемого по дну котлована под здание или траншеи для канала.

Дренаж подземных каналов

Для защиты от подтопления грунтовыми водами каналов теплосети и коллекторов подземных сооружений при прокладке их в водоносных грунтах необходимо устраивать линейные сопутствующие дренажи.

«Профилактические» (сопутствующие) дренажи следует устраивать в глинистых и суглинистых грунтах.

Сопутствующий дренаж надо закладывать на 0,3 – 0,7 м ниже подошвы основания канала.

Сопутствующий дренаж следует прокладывать с одной стороны канала на расстоянии 0,7 – 1,0 м от наружной грани канала. Расстояние 0,7 м необходимо для размещения смотровых колодцев.

При устройстве проходных каналов дренаж можно прокладывать под каналом по его оси. В этом случае на дренаже следует устраивать специальные смотровые колодцы с люками, заделанными в днище канала.

В случае заложения основания канала на глинистых и суглинистых грунтах, а также на песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сутки, под основанием канала необходимо устраивать пластовый дренаж в виде сплошного песчаного пласта.

Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений.Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений должен решаться в каждом случае в зависимости от местных гидрогеологических условий и принятых конструкций зданий.

При дренировании отдельных приямков и заглубленных помещений необходимо обратить особое внимание на мероприятия против выноса грунта из-под фундаментов здания.

Другие виды дренажей.В некоторых случаях требуемое понижение уровня грунтовых вод может быть достигнуто системой общего дренирования территории (головным и систематическим дренажем).

Дренажи можно прокладывать совместно с водостоками (рис. 33). При засыпке речек, ручьев и оврагов, являющихся естественным дренажом грунтовых вод, помимо коллекторов для отвода поверхностных вод необходимо устраивать дренажи для приема грунтовых вод. Дренажам должна быть обеспечена связь с водоносным пластом с обеих сторон водосточного коллектора. При большом притоке подземных вод, а также при заложении коллектора на глинах и суглинках прокладывают две дрены, располагая их по обе стороны водостока. При малом притоке грунтовых вод и расположении водостока в песчаных грунтах можно прокладывать одну дрену, располагая ее со стороны большего притока воды. Если при этом песчаные грунты имеют коэффициент фильтрации менее 5 м/сут., под основанием водостока должен быть устроен пластовый дренаж в виде сплошного пласта или отдельных призм.

Рис. 33. Схема прокладки дренажа над водостоком

При выклинивании водоносного пласта на склонах и в откосах необходимо устраивать перехватывающие дренажи. Их закладывают на глубине не меньшей, чем глубина промерзания, и устраивают по типу головного дренажа.

Когда водоносные слои выражены неясно и подземные воды выклиниваются по всей площади откоса, устраивают специальные откосные дренажи.

При устройстве подпорных стенок в местах выклинивания подземных вод устраивают застенный дренаж. Он представляет собой сплошную засыпку из фильтрующего материала, уложенного за стенкой. При небольшой длине застенный дренаж может быть уложен без трубы. При значительной длине рекомендуется устраивать трубчатый дренаж с дренирующей обсыпкой.

При проектировании и строительстве дренажей у существующих зданий должны быть предусмотрены меры против выноса и просадки грунтов.

Разрытие траншеи дренажа в этих случаях следует вести короткими захватками с немедленной укладкой дренажа и обратной засыпкой траншеи.

Трасса дренажа.Трассы головных и систематических дренажей определяются в соответствии с гидрогеологическими условиями и условиями застройки.

Исходные данные исследования и материалы для проектирования:

- техническое заключение об инженерно-геологических условиях площадки;

- план территории с существующими и проектируемыми зданиями и подземными сооружениями;

- план организации рельефа участка застройки;

- планы и отметки пола подвальных помещений и подполий соседних объектов и проектируемого (защищаемого) здания, а также его первого этажа;

- планы и разрезы фундаментов зданий;

- планы, продольные профили и разрезы подземных каналов.

Гидрогеологические условия получают на основе разведочных буровых работ, в том числе выполненных ранее: сведения о наличии подземных вод, их типы, химических свойствах, условиях питания, дренирования, УГВ и его изменение. Для реконструируемых или подлежащих реставрации объектов сведения получают по результатам отрывки шурфов.

На застроенных территориях необходимо учитывать заглубление и конструкцию фундаментов существующих зданий. Понижение зеркала УГВ при устройстве дренажа может привести к просадкам соседних зданий.

На свободной от застройки (зеленых насаждений) территории положение трассы дренажей согласуют с организацией рельефа с учетом гидрогеологических условий. При устройстве дренажа для защиты отдельного здания трассу привязывают к защищаемому объекту. Для общих систем дренажа учитывают условия застройки. При проектировании дренажа следует рассмотреть вариант его совместной прокладки с водостоком – над ним или параллельно, желательно в одной траншее.

Предпочтительнее укладывать дренаж и водосток в одной вертикальной плоскости (дренаж над водостоком) с устройством выпусков дренажных вод в каждый смотровой колодец. Такой вариант удобен с точки зрения удаления расходов дренажа, однако не всегда возможен из-за заглубления дренажа ниже водостока. Минимальное расстояние между водостоком и дренажом над ним должно быть не менее 5 см.

Горизонтальный трубчатый дренаж проектируют с сопряжением линий в плане под углом не меньше 90о. Открытые, а также закрытые дренажи со сплошным заполнением могут сопрягаться между собой под углом не меньше 30о, предпочтительным является сопряжение под прямым или большим углом. В вертикальной плоскости сопряжение веток горизонтального дренажа может осуществляться с устройством перепада и без него.

Когда трубчатый дренаж прокладывают в песчаных грунтах, минимальный уклон труб принимают 0,003, в глинистых – 0,002. Это соответствует минимально допустимым скоростям течения воды в трубах и водообильности осушаемых грунтов. Для открытых дрен уклон по дну назначают не меньше 0,005.

При устройстве щебеночных канавок для осушения участков застройки минимальный уклон по их дну принимают не менее 0,005, хотя в отдельных случаях он может отсутствовать вовсе.

Для пластового дренажа в основании защищаемого здания минимальный продольный уклон принимают равным 0,01.

При устройстве сопутствующих дренажей их уклон может совпадать с уклоном по трассе защищаемых инженерных сетей, основанием дорожной одежды и т.п.

Глубина заложения дренажей должна быть не меньше глубины промерзания грунта.

Глубина заложения головных, кольцевых и систематических дренажей определяется гидравлическим расчетом и заглублением защищаемых зданий и сооружений.

Размещение колодцев и устройство выпусков. Расстояние между смотровыми колодцами принимают не более 40 м (редко 50). На поворотах смотровые колодцы дренажа у выступов зданий устраивать не обязательно, если расстояние от поворота до ближайшего колодца не превышает 20 м (рис. 34, б). Стартовые участки дренажной сети длиной до 20 м допустимо выполнять без первого смотрового колодца, предусмотрев заглушку трубы (рис. 34, в).

В случае; когда на участке между смотровыми колодцами дренаж делает несколько поворотов, смотровые колодцы устанавливают через один поворот.

Рис. 34. Схема размещения дренажных колодцев:

а - повороты трассы, перепады отметок дренажных труб; б - выступы здания; в - стартовые участки, г - с насосом на транзитном участке дренажа; 1 - здание; 2 - дренаж; 3 - колодцы; 4 - то же перепадные; 5 - то же с отстойной частью; 6 - заглушки; 7 - выпуск (транзитный дренаж); 8 - колодец с насосом; 9 - напорный участок транзитного дренажа;

10 - колодец гаситель напора; 11 - смотровой колодец дождевой канализации

Выпуск воды из трубчатых дренажей производят в водостоки или водоемы, редко – в общесплавную канализационную сеть и местные понижения рельефа.

Выпуски закрытого (беструбчатого) дренажа предусматривают в смотровые колодцы ливневой канализации, открытые канавы, водоемы, аккумулирующие или поглощающие щебеночные колодцы, а также в специально устроенные емкости.

При выпуске в водоем дренаж должен быть заложен выше горизонта воды в водоеме во время паводка.

При невозможности устройства выпуска воды из дренажа самотеком необходимо предусмотреть насосную станцию (установку) перекачки дренажных вод, работающую в автоматическом режиме.

3.3. Защита территорий от затопления

Page 7

Зоной ЧС при наводнении называется территория, в пределах которой произошло затопление местности, повреждения зданий, сооружений и других объектов, пострадали люди, животные и растения и окружающая среда.

Масштабы наводнений зависят от высоты опасного уровня воды, продолжительности его стояния, площади затопления и времени затопления (зима, лето, осень, весна).

К основным характеристикам зоны наводнения относят:

- численности населения, оказавшегося в зоне наводнения;

- количество населенных пунктов, попавших в зону наводнения;

- количество объектов экономики, попавших в зону наводнения;

- протяженность транспортных коммуникаций, линий электропередач, линий инженерных коммуникаций, попавших в зону наводнения;

- количество мостов и тоннелей (затопленных, поврежденных и разрушенных), попавших в зону наводнения;

- площадь сельскохозяйственных угодий, попавших в зону наводнения;

- количество погибшего скота.

Вновь созданные водохранилища резк5о меняют условия застройки и эксплуатации зданий и сооружений на местности, прилегающей к зоне водохранилища. Воздействие водохранилища выражается в форме временного либо постоянного затопления, а также в виде подтопления грунтовыми водами.

Методы защиты территории от затопления

Защиту территорий от затопления обычно предусматривают в сочетании с другими общими и специальными мероприятиями инженерной подготовки. Известно четыре метода защиты (рис. 35,а).

Первый— это устройство дамбы обвалования, которые трассируют вдоль водоема, отделяя от него защищаемую территорию (рис. 35,б).

Второй метод — подсыпка затопляемой площади до отметки, превышающей расчетный уровень высоких вод в реке (рис. 35, в).

Третий метод заключается в повышении пропускной способности источника затопления. Это дает возможность транспортировать максимальные расходы при менее высоких уровнях. Реку углубляют и спрямляют, а при необходимости расчищают русло, увеличивая поперечное сечение потока (рис. 35, г).

Рис. 35. Схема затопления городских территорий и их защиты:

1 — защищаемая территория; 2 — разгрузочный капал; 3 — водохранилище; ГМВ — горизонт межен­ных вод; ГВВ — то же, высоких

Четвертый метод основан на регулировании стока воды. Расходы главного русла реки уменьшают, устраивая разгрузочные каналы, создавая резервные водохранилища или объединяя те и другие (рис. 35, д, е).

Обвалование и подсыпка являются наиболее распространенными методами. Их используют как самостоятельно, так и в сочетании. Значительно реже применяют другие методы, поскольку регулирование с помощью каналов не всегда обеспечивает необходимый эффект. Как правило, только их сочетание с подсыпкой или обвалованием позволяет обеспечить защиту от затопления.

Обвалование территорий

Оградительные дамбы размещают вдоль границ защищаемой территории, поэтому их положение определяется рельефом местности и конфигурацией площади, осваиваемой для городских нужд. Трассу дамбы прокладывают в зависимости от местных условий, диктующих принципиальные схемы ее размещения (рис.36).

Рис. 36. Трассирование дамб обвалования: 1 — Граница затопления; 2 — защитная дамба; 3 — границы застраиваемой территории; 4 — насосная станция; 5 — «источник затопления»; б — аккумулирующий бассейн; 7 —плотина, 8 — отводящий канал

Дамбу можно расположить вдоль водоема с некоторым отступом от бровки откоса (рис. 36, а) без поперечных ответвлений или с ними (рис. 36, б), если требуется исключить затопление территории с флангов.

Поперечные ответвления трассируют до примыкания к существующим отметкам склона, равным отметкам гребня дамбы. В процессе проектирования обычно рассматривают два варианта расположения продольных дамб: первый с полной защитой всей территории и второй — с частичной, при которой защищают лишь участок, необходимый для размещения первой очереди строительства.

При поэтапном освоении поймы реки положение трассы дамб обвалования определяют по границам защищаемой территории на соответствующем этапе освоения.

Секционное обвалование (рис. 36, в) проектируют, когда на защищаемой территории имеются боковые притоки с водосборными бассейнами, значительно превышающими площадь защищаемой территории. С градостроительной точки зрения эта схема имеет недостатки по сравнению с предыдущими, так как нарушает целостность композиционного решения города и осложняет планировочную ситуацию, перегораживая дамбами его территорию. Вместе с тем, такое решение позволяет в период паводков и половодий сбросить расходы боковых водоемов в основной и предусмотреть перекачку поверхностных вод только с ограниченных дамбами площадей.

При небольших расходах бокового водотока трассирование можно выполнить по схеме (рис. 36, г) с размещением дамбы вдоль береговой линии и устройством бассейна, аккумулирующего собираемую с поверхности защищаемой территории воду. Определенные преимущества имеет схема (рис. 36, д), где предусмотрено устьевую часть водотока отводить за пределы дамбы и населенного пункта, а насосную станцию использовать только для перекачки ливневых и дренажных вод. Эту схему можно использовать и в случае несовпадения периодов максимальных расходов основной реки и боковых притоков.

Кольцевое обвалование защищаемой территории (рис. 36, е) предусматривают чаще всего для небольших населенных пунктов или промышленных зон.

Дамбы могут возводить как на одном берегу, устраивая одностороннее обвалование, так и на двух, если застройка идет с обеих сторон реки.

При защите территорий от нагонных наводнений трассы дамб назначают в зависимости от конкретных условий района проектирования. Например, для защиты Санкт-Петербурга от нагонных наводнений запроектирована дамба, протяженность которой более 25 км, в том числе 22,2 км по акватории Финского залива.

По условиям работы и назначению дамбы обваловывания делятся на незатопляемые и затопляемые.

Незатопляемые дамбы предназначены для постоянной защиты территорий от затопления. Эти дамбы не должны пропускать перелива воды через их гребень при любых уровнях воды. Авария дамб недопустима, так как может привести к человеческим жертвам и большому материальному ущербу.

Затопляемые дамбы предназначаются в основном для временной защиты от затопления сельскохозяйственных земель. В период половодий такие дамбы затапливаются вмести с защищаемой территорией, сохраняя естественные условия пойменных лугов.

В конструктивном отношении незатопляемые и затопляемые дамбы различаются между собой в основном по характеру крепления откосов и гребня. В поперечном сечении защитные дамбы имеют обычно трапецеидальную форму. Наиболее типичные профили незатопляемых дамб показаны на рис. 37 .

Рис. 37. Схемы профилей незатопляемых дамб : а - нормально обжатый; б - распластанный; 1 - защитные покрытия откосов; 2 - одежда проезжей части дороги; 3 - одерновка или посев трав; 4 - кривая депрессии при НПГ; 5 - кривая депрессии в половодье; 6 - трубчатый дренаж дамбы; 7 - кювет; ФГ - фактический горизонт.

Первый из этих профилей (рис. 37, а), имеющий правильную трапецеидальную форму применяется при постоянном напоре и относительно небольших повышениях горизонта воды (1-1,5 м), когда превышение гребня дамбы над нормальным подпорным горизонтом (НПГ) определяется в основном высотой волны.

Второй (рис. 37, б) - распластанный трапецеидальный профиль дамбы с широкой бермой на низовом откосе более целесообразен при значительных подъемах уровня воды над НПГ (2 м и более).

По способу возведения дамбы делятся на два основных типа:

- дамбы укатанные, т. е. возводимые путем отсыпки грунта и искусственного уплотнения на месте механизмами;

- дамбы намывные, когда разработка, транспорт и укладка грунта в сооружениях производится при помощи воды, то есть методами гидромеханизации.

Конструкция защитных дамб должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- основание дамб должно быть устойчивым при переработке берегов;

- откос и гребень дамбы должны быть защищены от разрушающего воздействия волн, течения в русле, ливневых вод, льда и ветра;

- фильтрационный поток при выходе его на низовой откос или дренаж должен быть предохранен от промерзания в зимнее время;

- грунт тела и основания дамбы должен быть предохранен от фильтрационных деформаций путем устройства соответствующего дренажа.

Особенное значение получают дамбы обваловывания, расположенные на берегах морей в водохранилищ. Значительные местности в Голландии, Франции, Бельгии, Великобритании защищены дамбами, расположенными на морских берегах. В РФ, например, на Горьковском водохранилище защищены города Кинешма, Кострома, Юрьевец и Плес; на Куйбышевском – Казань, Ульяновск.

В конструкциях речных и морских дамб есть много общего. Те и другие являются земельными плотинами и в поперечном сечении имеют вид трапеции. Ряд различий вытекает из условий их работы. Речные дамбы в большинстве случаев сооружают из однородного местного грунта в зоне небольших скоростей речного потока. На обвалованных акваториях, как правило, не бывает большого ветрового волнения. Такие дамбы «работают» непосредственно в период паводка, который длится несколько недель в году. «Работа» морских дамб значительно отличается. Напорный откос крепится в зоне деяния волн. В речных дамбах обычно не устраивают никаких дренажей, в морских дамбах такой элемент есть.

Дамбы сооружают практически из любого местного минерального грунта, за исключением илистых и содержащих большое количество легко растворимых солей. Оптимальным является грунт, зерновой состав которого характеризуется наличием мелких глинистых частиц, заполняющих поры между крупно-зернистыми частицами, не нарушая при этом непосредственного соприкосновения частиц между собой. Такой грунт обладает большим углом внутреннего трения, малой водопроницаемостью и высоким сцеплением, обеспечивая устойчивость откосов сооружения.

Наиболее просты для производства работ дамбы из однородных грунтов (рис. 38, а), в качестве которых используют суглинки или пески. При их возведении из песков и других водопроницаемых грунтов поперечный профиль делают более массивным или устраивают специальные экранизирующие противофильтрационные элементы (схемы б, в). Дамбы могут быть возведены и из неоднородных грунтов, послойно формирующих тело сооружения (схема г). Параметры поперечного профиля дамбы — ширину по гребню и заложение откосов назначают из условия обеспечения устойчивости и надежности сооружения. Проектная ширина гребня b зависит от вида грунтов, тела дамбы и ее градостроительного использования, но должна быть не менее 3 м. Если она служит в качестве городской магистрали (рис. 38, б), то ширину гребня определяют требованиями, предъявляемыми к планировке транспортных путей.

Однако во всех случаях обеспечивают возможность движения по гребню дамбы грузового транспорта, необходимого для эксплуатации сооружения.

Рис. 38. Конструкции дамб:

1— слабоводопроницаемые грунты; 2 — водопроницаемые; 3 — противофильтрационный глинистый экран; 4 — водонепроницаемый слой; 5 — жесткий экран-диафрагма; 6 — защитный песчаный слой; 7 — супесь; 8 - песок; 9 — гравий

Заложение откосов дамбы зависит от условий их работы, грунтов сооружения и его высоты. Верховой откос, работающий в напорных условиях и подвергающийся воздействию акватории, проектируют более пологим по сравнению с низовым, который таких воздействий не испытывает (рис. 38, а—в). Низовой откос защищают от размыва дождевыми и талыми водами.

Волновые нагрузки, фронтально действующие на дамбу, могут быть смягчены уполаживанием верхового откоса, запроектированного с коэффициентами m=15-30 и выполняющего волногасящую роль за счет распластанного профиля (рис. 38, в). Отрицательной стороной такого решения является возрастание объемов земляных работ, которое не всегда компенсируется упрощением конструкции одежды берегоукрепления напорного откоса.

Пологие (распластанные) напорные откосы из несвязных грунтов успешно эксплуатируют с креплением травами специально подобранного состава. В этом случае проектируют очертание откоса в виде ломаной линии с переменными коэффициентами m на различных участках. Если высота дамб значительна (10 м и более), то на ее откосах устраивают горизонтальные площадки (бермы) шириной не менее 3 м.

Дамбы могут играть роль руслорегулирующих сооружений. В этом случае, как правило, они не перегораживают всей ширины реки, а возводятся в поперечном, а иногда продольном направлении по отношению к руслу реки. Иногда они представляют собой «пороги» на дне русла или же искусственные выемки руслового грунта. Такие дамбы не создают, как правило, подпора воды, но воздействуют на направление и величину скоростей потока, перераспределяя их и тем самым воздействую на формирование русла – его глубину, размеры и форму в плане. Эти сооружения могут обеспечивать необходимые глубины, скорости течения для судоходства на реках, создавать нормальные условия для забора воды из рек, обеспечивать стабильность речных берегов. Их строят:

- на меандрирующих реках в качестве средств инженерной защиты территории от затопления следует предусматривать руслорегулирующие сооружения;

- продольные дамбы, располагаемые по течению или под углом к нему и ограничивающие ширину водного потока реки;

- струенаправляющие дамбы – продольные, прямолинейные или криволинейные, обеспечивающие плавный подход потока к отверстиям моста, плотины, водоприемника и другим гидротехническим сооружениям;

- береговые и дамбовые крепления, обеспечивающие защиту берегов от размыва и разрушения течением и волнами.

При разработке проектов инженерной защиты следует предусматривать использование гребня дамб обвалования для прокладки автомобильных и железных дорог. В этом случае в ширину дамбы по гребню и радиус кривизны следует принимать в соответствии с требованиями СП.

Во всех других случаях ширину гребня дамбы следует назначать минимальной, исходя из условий производства работ и удобства эксплуатации.

Укрепление берегов

Page 8

Поверхность территории надлежит повышать:

- для освоения под застройку затопленных, временно затапливаемых и подтопленных территорий;

- для использования земель под сельскохозяйственное производство;

- для благоустройства прибрежной полосы водохранилищ и других водных объектов.

Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории: почвенно-геологических, зонально-климатических и антропогенных; функционально-планировочных, социальных, экологических и других, предъявляемых к территориям под застройку.

Проект вертикальной планировки территории с подсыпкой грунта следует разрабатывать с учетом плотности застройки территории, степени выполнения ранее предусмотренных планировочных работ, классов защищаемых сооружений, изменений гидрологического режима рек и водоемов, расположенных на защищаемой территории с учетом прогнозируемого подъема уровня грунтовых вод.

При защите территории от затопления подсыпкой отметку бровки берегового откоса территории следует принимать не менее чем на 0,5 м выше расчетного уровня воды в водном объекте с учетом расчетной высоты волны и ее наката.

Отвод поверхностного стока с защищенной территории следует осуществлять в водоемы, водотоки, овраги, в общегородские канализационные или ливневые системы.

При осуществлении искусственного повышения поверхности территории необходимо обеспечивать условия естественного дренирования подземных вод. По тальвегам засыпаемых или замываемых оврагов и балок следует прокладывать дренажи, а постоянные водотоки заключать в коллекторы с сопутствующими дренами.

Осуществлять работы по искусственному повышению поверхности территории путем отсыпки грунта или намыва.

Проект намыва грунтов разрабатывается организацией, проектирующей возведение сооружений из грунтовых материалов способами гидромеханизации на основе проекта инженерной подготовки территории к строительству;

- генерального плана города или плана детальной планировки микрорайона;

- генерального плана строительства промышленного объекта или проекта застройки территории отдельными сооружениями.

При расположении проектируемой намывной территории на берегах рек, естественных водоемов и водохранилищ или в их акватории отметки поверхности намываемого массива устанавливаются, исходя из требования защиты территории от затопления и подтопления при максимальных расчетных уровнях высоких вод.

Превышение отметок поверхности намывной территории над этими уровнями (с учетом высоты волны и ее нагона в водохранилище) должно быть не менее 1 м. При этом дополнительно следует учитывать удаленность зданий и сооружений от береговой линии; характер подземных сооружений и коммуникаций; минимально допустимую глубину нахождения подземных вод под сооружениями, а также наличие системы инженерной защиты (дамбы, дренажи и др.), предусмотренной проектом.

Для намыва, как правило, следует использовать естественные песчаные грунты. Вместе с тем с учетом назначения и зональности намыва, а также местными природно-техническими условиями, допускается частичное использование грунтов иного вида (крупнообломочных, пылеватых и глинистых, в том числе из вскрыши карьеров, и техногенно-образованных - золы, шлаки и др.), если они отвечают требованиям, предъявляемым к данной категории намывной территории.

В проекте, а также в выпускаемых на его основе Технических условиях на ведение намыва, должна быть учтена специфическая способность намывных грунтов уплотняться и упрочняться во времени.

Основные проектные решения по намыву должны быть в максимальной мере взаимоувязаны с инженерно-геологическим районированием территории; генеральным планом ее застройки; расчетными параметрами режима водохранилищ и рек, а также намечаемой системой мероприятий по инженерной защите территории от затопления, подтопления и опасных геологических процессов, предусмотренных проектом ее строительного освоения.

При наличии соответствующих указаний Технического задания в проекте прорабатываются следующие решения:

- намыв площадного дренажа из крупнообломочных грунтов или крупных и средней крупности песков на участках распространения слабофильтрующих грунтов во избежание образования техногенной верховодки в массиве (толще) намывных грунтов и для ускорения процесса их консолидации;

- намыв избыточных толщ песков до проектной отметки намывной территории для дополнительной консолидации подстилающих, сильносжимаемых глинистых и биогенных грунтов;

- устройство средствами гидромеханизации дренажных прорезей с замывом их хорошо дренирующим материалом для ускорения консолидации сильносжимаемых грунтов и уменьшения опасности подтопления намывной территории;

- экранирование подстилающих грунтов, загрязненных промстоками, путем намыва на них слоя глинистых грунтов;

- намыв противосуффозионного экрана из пылевато-глинистых грунтов при наличии поверхностных форм карстово-суффозионных проявлений для их исключения после создания намывной территории, а также замыв карстовых воронок и понижений в рельефе;

- удаление в необходимых случаях торфов и слабых грунтов, а также илов на дне замываемых водоемов для исключения значительных и длительных осадок намывного основания; неблагоприятных условий формирования свойств намывных грунтов, а также для исключения затруднений в их искусственном уплотнении, особенно в тех случаях, когда проектом не предусматривается прорезка этих грунтов сваями.

Намыв грунтов в районах распространения закарстованных грунтов на просадочные грунты (в грунтовых условиях 1-го типа просадочности), а также на набухающие, засоленные и загрязненные промстоками грунты допускается только при соответствующем обосновании.

При использовании песков, как наиболее распространенного грунтового материала для намыва, необходимо определять следующий комплекс характеристик:

компонентный состав (минеральный, химический, биологический);

гранулометрический состав;

степень гранулометрической неоднородности песчаных грунтов (с определением комплекса показателей, регламентируемых нормативными документами для намывных грунтов);

- морфологию частиц песчаной размерности (угловатость, сферичность, шероховатость или общую обработанность);

- предельные плотности сложения (минимальную и максимальную плотности сухого песка);

- показатели влагоемкости (максимальную, молекулярную, капиллярную);

- оптимальную влажность уплотнения;

- коэффициент фильтрации и степень фильтрационной анизотропии, определяемой при фактической плотности намытых грунтов, с учетом изменения ее во времени.

Page 9

Гидромеханическую разработку грунта применяют при возведении гидротехнических сооружений, устройстве больших водоемов, дорожных насыпей и выемок, а также при намыве территорий под застройку в прибрежных зонах водных акваторий и на заболоченных участках в районах нового освоения. Этот способ предусматривает полную механизацию всех процессов разработки, транспортировки и укладки грунта в сооружения, снижая стоимость и трудоемкость работ по сравнению с применением землеройных и землеройно-транспортных машин. Однако эффект получают лишь при больших объемах земляных работ, так как требуется прокладка трубопроводов, устройство эстакад и других сооружений.

Разработка грунта гидромониторами основана на разрушении грунта струей воды, вытекающей из насадки под давлением 2,5...15 МПа. Размытый грунт, смешиваясь с водой, образует полужидкую массу, называемую пульпой. Пульпу собирают в специальные углубления — зумпфы, откуда перекачивают грунтовым насосом по трубам к месту укладки.

После отфильтрования воды грунт осаждается, а вода может быть возвращена в водоем или использована повторно. В случае благоприятного рельефа местности пульпу транспортируют самотеком по специальным лоткам.

Плотный грунт размывают гидромонитором преимущественно встречным забоем (рис. 42, а), а рыхлый несвязанный грунт — попутным забоем (рис. 42, б).

Рис. 42 Схема разработки и транспортировки грунта гидромеханическим способом

а — гидромонитором встречным забоем транспортировкой пульпы землесосом; б — то же.попутным забоем; в — плавучий земснарядом; 1 – землесос; кол (зумпф); 3 – гидромонитор; 4- забой; 5 – всасывающая труба; 6 — баржа с насосной установкой; 7- пульпопровод; 8- грунтовое обвалование. 9 – площадка намыва.

Разработка грунта встречным забоем более производительна, однако расположение гидромонитора в мокрой среде затрудняет его эксплуатацию.

Разработка грунта землесосными снарядами.Земснаряд представляет собой самоходное или несамоходное судно, на котором смонтировано оборудование по забору грунта из подводного забоя и его транспортировке к месту укладки. Грунт со дна водоема всасывают через трубу, подвешенную к специальной стреле на земснаряде (рис. 42, в). При разработке плотных грунтов трубу оборудуют специальной вращающейся рыхлительной головкой. Земснаряд с помощью плавучего пульпопровода соединяют с магистральным трубопроводом, проложенным по берегу.

Намыв грунта в сооружении осуществляют слоями по 200...250 мм, разбивая рабочую площадь в плане на отдельные карты — захватки. Перед началом намыва по контуру карты сооружают бульдозером земляной вал на высоту первого слоя пульпы и водосборный (дренажный) колодец, которые перед намывом очередного слоя наращивают.

Грунт намывают эстакадным и безэстакадным способами.

При эстакадном способе магистральный пульпопровод на участке намыва размещают на деревянной эстакаде выше будущей насыпи. При безэстакадном способе его укладывают вдоль оси возводимой насыпи по одну или обе стороны ее основания, в зависимости от ширины насыпи и рельефа местности. На пульпопроводе через каждые 200...300 мм устанавливают специальные патрубки для подачи пульпы в карту намыва.

Эстакадный способ требует значительного расхода древесины на возведение опор, но при этом отпадает необходимость в периодической перекладке выпускных патрубков и их наращивании.

Укладка грунта в насыпь намывным способом обеспечивает его необходимую плотность и, как правило, исключает искусственное уплотнение

Расположение карт намыва должно определяться инженерно-геологическим районированием подготавливаемой территории и намечаемым генпланом ее застройки (для обеспечения создания участков под застройку разными классами сооружений и учета влияния грунтовых условий естественного основания на формирование свойств намывных грунтов).

Расположение пульповодов, ограждающих дамб и дамб обвалования, водосбросных колодцев и прудов-отстойников следует принимать такими, чтобы исключить попадание зданий и сооружений I и II классов на места стыка намывных карт и в зоны прудов-отстойников.

Предпочтение следует отдавать применению безэстакадного способа намыва с послойной (0,5 - 1,0 м) укладкой грунтов при интенсивности намыва, отвечающей водоотдаче намывных грунтов, водопроницаемости (дренирующей способности) подстилающих грунтов и положению (глубины залегания) уровня подземных вод. В необходимых случаях следует предусматривать отдых карт намыва после возведения каждого яруса.

Особое внимание следует уделять недопущению укладки в намываемую толщу глинистых грунтов, существенно снижающих несущую способность подготавливаемого основания и способствующих образованию техногенной верховодки.

При соответствующем обосновании допускается проводить намыв грунтов одним слоем на всю высоту создаваемого намывного массива.

При укладке грунтов намывом в воду необходимо учитывать характерное для таких условий снижение плотности намывных грунтов с глубиной водоема - уменьшение плотности сухого песка по 0,01 г/см3 на каждый метр глубины водоема.

Технология намыва должна отвечать требованиям охраны окружающей среды: предусматривать оборотное водоснабжение, минимальный сброс отмываемых тонкодисперсных частиц в поверхностные водоемы, рекультивацию снимаемого почвенного покрова, рекультивацию карьеров, расположенных вне русла рек или водоемов, и другие мероприятия.

Page 10

Современный опыт градостроительного проектирования позволил выявить определенные тенденции в выборе основных мероприятий (таблица 15).

Таблица 15

Проектирование водооградительных сооружений включает определение основных параметров поперечного сечения дамбы и земляной насыпи, типа и конструкции одежды берегоукрепления.

Параметры водооградительных сооружений в значительной степени зависят от их высоты. Ее назначают из условий некоторого превышения гребня дамбы или бровки подсыпки над расчетным ГВВ (рис. 43.). Это превышение состоит из нескольких величин, определяемых капитальностью сооружений и особенностями ветрового режима акватории.

В зависимости от класса капитальности сооружения назначают величину запаса а, характеризующего возвышение верха сооружения над горизонтом высоких вод. Как правило, капитальность водооградительных дамб относят к III классу, поэтому величину запаса принимают не менее 0,7 м. Возвышение отметки бровки насыпи при подсыпке территории принимают не менее 0,5 м. На крупных водоемах учитывают кроме запаса α величину ветрового нагона ∆h и высоту всплеска волны hB или ее наката на откос hн .

Отметку верха водооградительных сооружений Нс определяют по двум формулам. При вертикальном берегоукреплении:

Нс = Нгвв + α + ∆h + hB,

где принятое обозначение величин см. на рис. 28, б. Подъем горизонта под влиянием ветрового нагона определяют по данным местных наблюдений, высоту волны и ее наката — по нормативным документам.

Если берегоукрепление откосное, то:

Нс = Нгвв + α + ∆h + hн,

где обозначения см. на рис. 28, а.

В тех случаях, когда водооградительные сооружения трассируют вдоль берега, сжимая русловой поток, в формулы необходимо добавить запас на возможное превышение ГВВ, вызванное уменьшением поперечного сечения реки.

Рис. 43. Поперечные профили обделки берегов сооружений защиты от затопления (на схемах а и б обозначены величины, слагающие запас высоты сооружений)

Берегозащитные сооружения, предотвращающие подмыв берегов и деформацию русла рек, проектируют на основе генеральной схемы берегоукрепления, где учтены перспективы развития населенных мест. На территориях, непосредственно используемых для градостроительных нужд, предусматривают дополнительно меры активной защиты, включающие расширение существующих и создание искусственных пляжей в комплексе с сооружениями, их удерживающими.

Формы и конструкции берегоукрепления многообразны. Они зависят от назначения проектируемой территории, высоты водоограднтельного сооружения, гидрогеологических и климатических условий района строительства, определяющих нагрузки, и воздействия на конструкцию. Принципиальные схемы поперечных профилей берегоукрепления. отражающие возможное многообразие существующих вариантов, показаны на рис. 43. Откосный и вертикальный профили обделки берега (рис. 43, а и б) являются наиболее распространенными в городских набережных.

Откосно-вертикальная схема а набережной находит применение при относительно больших глубинах в прибрежной полосе и в условиях сгона-нагона воды на устьевых участках рек (рис. 43, в). Однако по архитектурным соображениям набережные этого типа могут быть возведены и на мелководье, но тогда высоту вертикальной части набережной делают не более 2-3 м. На реках с высокими паводками и крутыми возвышенными берегами находят широкое применение набережные, выполненные по схеме г с горизонтальной площадкой или без нее.

На берегах морей, рек, каналов при амплитуде приливно-отливных и сезонных колебаний до 5-6 м берегоукрепление проектируют по (рис. 43, д), в виде криволинейного силуэта. Если прибрежные территории подвержены воздействию прибойных и разбивающихся волн, то верхнюю часть криволинейной зоны целесообразно выполнять с обратным уклоном, проектируя поперечный профиль по (рис. 43, е). Это позволяет исключить выплескивание воды на берег при отсутствии ветра.

Природоохранные мероприятия

В проекте инженерной защиты территории от затопления и подтопления следует предусматривать:

- предупреждение опасных размывов русла, берегов, а также участков сопряжения защитных сооружений с неукрепленным берегом, вызываемых стеснением водотока защитными дамбами и береговыми укреплениями ;

- сохранение вокруг оставляемых на защищаемой территории водоемов древесно-кустарниковой и луговой растительности, лесонасаждений;

- осуществление на защищаемой территории комплекса агротехнических, луголесомелиоративных и гидротехнических мероприятий по борьбе с водной эрозией;

- предупреждение загрязнения почвы, водоемов, сельскохозяйственных земель и территорий, используемых под рекреацию, возбудителями инфекционных заболеваний, отходами промышленного производства, нефтепродуктами и ядохимикатами;

- сохранение естественных условий миграции животных в границах защищаемой территории;

- сохранение или создание новых нерестилищ взамен утраченных в результате осушения пойменных озер, стариц и мелководий водохранилищ;

- предупреждение гибели и травмирования рыб на объектах инженерной защиты;

- сохранение на защищаемой территории естественных условий обитания животных;

- сохранение на защищаемой территории режима водно-болотных угодий, используемых перелетными водоплавающими птицами во время миграций.

Системы инженерной защиты следует проектировать с учетом особенностей природоохранных, санитарно-гигиенических и противопаразитарных требований для каждой природн6ой зоны, а также данных территориальных комплексных систем охраны природы.

При размещении сооружений инженерной защиты и строительной базы необходимо выбирать земли, не пригодные для сельского хозяйства, либо сельскохозяйственные угодья низкого качества. Для строительства сооружений на землях государственного лесного фонда следует выбирать не покрытые лесом площади или площади, занятые кустарниками или малоценными насаждениями.

Не допускается нарушение природных комплексов заповедников и природных систем, имеющих особую научную или культурную ценность, в том числе в пределах охранных зон вокруг заповедников.

При создании объектов инженерной защиты на сельскохозяйственных землях и застроенных территориях не должны нарушаться процессы биогеохимического круговорота, оказывающие положительное влияние на функционирование природных систем.

Санитарно-оздоровительные мероприятия необходимо проектировать с учетом перспектив развития населенных пунктов. Не следует допускать образования мелководных зон, а также зон време6нного затопления и сильного подтопления вблизи населенных пунктов.

Расстояние от водоемов до жилых и общественных зданий должно устанавливаться органами санитарно-эпидемиологической службы в каждом конкретном случае.

Все проекты инженерной защиты должны содержать оценку возможных последствий техногенных воздействий на окружающую природную среду, основывающуюся на прогнозах динамики природных процессов: геодинамических, гидрологических, гидрохимических, геотермических, биологических, возникающих в результате воздействия затопления и подтопления, а также прогнозов изменений паразитологической ситуации.

При устройстве защитных сооружений допускается применять в качестве строительных материалов грунты и отходы производства, не загрязняющие окружающую природную среду.

Выемка грунта ниже створа защитных сооружений для наращивания дамб не допускается.

Не допускается подрезка склонов, разработка карьеров местных материалов в водоохранной зоне водоемов и водотоков.

При наличии на защищаемых территориях хозяйственно-питьевых водоисточников следует составлять прогноз возможных изменений качества воды после строительства защитных сооружений для разработки водоохранных мероприятий.

В проектах строительства объектов инженерной защиты необходимо предусматривать централизованное водоснабжение и канализацию защищаемых населенных пунктов с учетом существующих гигиенических требований.

Вокруг источников хозяйственно-питьевого назначения, расположенных на защищаемой территории, надлежит создавать санитарные зоны охраны, отвечающие требованиям «Положения о порядке проектирования и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения».

В местах пересечения сооружениями инженерной защиты (нагорными каналами, дамбами обваловывания и т.д.) путей миграции животных надлежит:

Выносить сооружения за границу путей миграции;

Выполнять откосы земляных сооружений уположенными и без крепления, обеспечивающими беспрепятственное прохождение животных;

Заменять участки каналов со скоростями течения, опасными для переправы животных, на трубопроводы..

Page 11

Характеристики процессов

Оползни

Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными и зарубежными специалистами при градостроительном освоении территорий.

Оползни, сели, обвалы наносят большой ущерб народному хозяйству, природной среде, приводят к человеческим жертвам.

Основными поражающими факторами оползней, селей и обваловявляются удары движущихся масс горных пород, а также заваливание и заливание этими массами свободного ранее пространства. В результате происходит разрушение зданий и других сооружений, скрытие толщами пород населенных пунктов, объектов экономики, сельскохозяйственных и лесных угодий, перекрытие русел рек и путепроводов, гибель людей и животных, изменение ландшафта.

Оползни, сели и обвалы па территории РФ имеют место в горных районах Северного Кавказа, Урала, Восточной Сибири, Приморья, острова Сахалин, Курильских островов, Кольского полуострова, а также по берегам крупных рек.

Часто оползни приводят к масштабным катастрофическим последствиям. Так, оползень в Италии в 1963 г. объемом 240 млн м3 накрыл 5 городов, погубив при этом 3 тыс. человек.

В 1982 г. селевой поток протяженностью 6 км, шириной до 200 м обрушился на поселки Шивея и Аренда Читинской области. В результате были разрушены дома, автомобильные мосты, 28 усадеб, размыты и занесены 500 га посевных площадей, а также погибли люди и сельскохозяйственные животные. Экономический ущерб от этого селя составил около 250 тыс. рублей.

В октябре 1963 г. на высоком берегу водохранилища Вайонт в Северной Италии произошел один из самых разрушительный оползень за всю историю Европы - объемом около 0,25 км3. Оползень сошел в водохранилище и образовал волну, которая поднялась на 260 м вверх по противоположному склону долины. Волна перехлестнула через плотину и устремилась вниз по долине. В результате было разрушено пять селений и погибло более 2000 человек.

Января 1984 г. в результате землетрясения в Гиссарском районе Такжикистана произошол оползень шириной 400 м и длиной 4,5 км. Огромные массы земли накрыли поселок Шарора. Погибли 207 человек, погребенными оказались 50 домов.

В 1989 г. оползни в Ингушетии привели к разрушениям в 82 населенных пунктах. Было повреждено 2518 домов, 44 школы, 4 детских сада, 60 объектов здравоохранения, культуры, торговли и бытового обслуживания.

Целесообразность градостроительного освоения территорий с потенциально возможными и действующими оползнями должна быть тщательно обоснована с учетом соответствующих нормативных ограничений. Обычно при планировке города по возможности стремятся не размещать здания и инженерные сооружения на территориях, непосредственно прилегающих к оползневым склонам, или удаляют их на безопасное расстояние от его бровки, предусматривая одновременно комплекс защитных мер. Вместе с тем следует учитывать, что в ряде случаев крайне нежелательно отказываться от ценных в градостроительном отношении территорий с оползневыми явлениями. Например, территорий, расположенных вдоль морских побережий или крупных рек, особенно при наличии на них существующих зданий, автомобильных дорог и других инженерных сооружений. В таких случаях оползневые территории осваивают и даже включают в селитебную зону города, предусматривая ее комплексную защиту.

При инженерной подготовке территорий с оползнями решают задачи стабилизации потенциально опасных и уже подверженных обрушению склонов. Большое значение при этом имеет своевременный прогноз возможных границ распространения оползня, потенциальной глубины и скорости смещения грунта, а также других параметров, определяющих выбор защитных сооружений, и возможность безопасного размещения застройки на прилегающей территории.

Причины образования и характеристика оползней

Оползневые процессы характерны скользящим смещением части горных пород, слагающих склон без потери контакта между смещающейся и неподвижной частями (рис. 44, а). Для возникновения и развития оползня необходимы определенные условия, среди которых основными являются крутизна и форма склона, геологическое строение пород, гидрогеологическая и гидрологическая обстановка.

Рис. 44. Схема развития оползней:1 — поверхность склона после оползня; 2 — положение склона до оползня; 3 — сметающиеся части склона — тело оползня; 4 — поверхность скольжения

При прочих равных условиях наиболее подвержены оползневым явлениям крутые склоны, имеющие выпуклую или нависающую конфигурацию, а наиболее типичными оползневыми породами являются глинистые, сопротивление сдвигу которых очень чувствительно к изменению влажности. Оползни часто образуются на участках наклонного залегания слоев с падением их в сторону склона (рис. 44, б), а также при выдавливании глин вышележащими породами (схема в).

В подавляющем большинстве случаев оползни расположены у берегов водоемов, водохранилищ и рек, мест выхода подземных вод на поверхность, где возникают условия нарушения предельного равновесия склона. Оно может быть нарушено в результате дополнительных воздействий, которые являются следствием природных процессов или деятельности человека. К ним относятся: изменение крутизны склона, воздействие грунтовых и поверхностных вод, выветривание, сотрясения, мерзлотные воздействия, вибрация, дополнительные нагрузки на склон, уничтожение на нем растительности.

Механизм этих воздействий при образовании оползневого процесса проявляется в трех направлениях. Первое — изменение внешней формы и высоты склона, приводящее к перераспределению сдвигающих и удерживающих сил на нем. Второе — изменение строения и физико-механических свойств пород. Третье — создание дополнительного давления на слои, слагающие склон.

Возникновение оползней в каждом конкретном случае может быть результатом влияния отдельных из вышеперечисленных воздействий или их сочетанием. Для выявления причин возникновения оползней и механизма разрушения склона помимо традиционных инженерно-геологических изысканий используют измерительные приборы и сигнализирующие автоматические устройства. Первые позволяют получить подробную информацию об оползневом процессе как в самом начале его возникновения, так и на стадии полного развития, а вторые — сигнализируют о внезапно возникших внешних изменениях, которые могут вызвать подвижки грунта.

При проведении комплекса инженерных мероприятий их состав определяют на основе анализа причин, вызывающих оползневой процесс, учитывая характер и скорость движения, тип слагающих пород, глубину расположения поверхности скольжения и ее форму, активность процесса и другие характеристики.

Page 12

Первый тип — асеквентные, которые развиваются обычно в однородных связных грунтах и имеют криволинейную цилиндрическую поверхность скольжения, положение которой зависит от величины сил трения и сцепления. Классический оползень с правильной круглоцилиндрической поверхностью смещения сравнительно редок, поскольку естественные склоны, как правило, неоднородны, чаще всего они имеют сложное строение. Оползни описываемого типа характерны для искусственных склонов, например в дамбах или дорожных насыпях. Движение оползня может быть прогрессирующим, т. е. первоначально сдвиг может произойти не сразу по всей поверхности смещения, а развиваться постепенно, начиная с участка локального разрушения. Если поверхность смещения у нижней границы оползня наклонена в глубь массива, то смещение оползня может остановиться, так как момент сдвигающей силы во время движения уменьшается.

Второй тип — консеквентные оползни, для которых характерно смещение по поверхности напластования, падающей вниз по склону. Поверхность смещения при этом плоская или слабоволнистая, а ее положение предопределено строением склона. Движение этого типа оползней определяется наличием структурно ослабленных поверхностей, таких, как тектонические разрывы, трещины, напластования, и изменениями в сопротивлении сдвигу различных осадочных пород или на контакте прочных коренных и рыхлых пород. В отличие от предыдущего типа консеквентный оползень может неограниченно развиваться, если поверхность его смещения достаточно крутая и более или менее постоянная сдвигающая сила превышает сопротивление сдвигу.

К третьему типу относят инсеквентные оползни, которые секут поверхность напластования и простираются глубоко в склон. Здесь поверхность смещения, как правило, имеет сложное криволинейное очертание, ее положение определяется характером грунтов, слагающих толщу, и особенностями напластования пород.

Образуются оползни в различных породах в результате их нарушения равновесия или ослабления прочности. Вызываются как естественными, так и антропогенными причинами. Естественные: увеличение крутизны склонов, подмыв их основания морскими и речными водами, сейсмические толчки. Искусственные: разрушение склонов дорожными выемками, вырубкой леса, неразумное ведение сельского хозяйства на склонах. Согласно международной статистике, до 80 % современных оползней связано с деятельностью человека.

Классификация оползней

Классифицируются оползни: по масштабам явления, скорости движения и активности, механизму процесса, мощности и месту образования.

По масштабам: крупные, средние, мелкомасштабные.

Крупные вызываются, как правило, естественными причинами и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина достигает 10-20 и более метров. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность.

Средние и мелкомасштабные имеют меньшие размеры и характерны для естественных факторов образования.

Масштаб часто характеризуется вовлеченной в процесс площадью: грандиозные – 400 га и более, очень крупные – 200-400 га, крупные – 100-1200 га, средние 50-100 га, мелкие – 5-50 га и очень мелкие – до 5 га.

По глубине захвата склона выделяют мелкие (поверхностные) оползни и глубокие. Поверхность скольжения мелких оползней располагается в зоне сезонных колебаний влажности и температуры, а глубоких проходит в основном ниже этой зоны.

По скорости движения: скорость движения оползней может быть очень разная.

Характеристика движения Скорость

Крайне быстрое ................................... 3 м/с

Очень быстрое .................................... 0,3 м/мин

Быстрое ............................................... 1,5 м/сут

Умеренное ........................................... 1,5 м/мес

Медленное ........................................... 1,5 м/год

Очень медленное ................................. 0,06 м/год

Крайне медленное ............................... менее 0,06 м/год

С точки зрения проведения защитных мероприятий скорость движения оползней является важнейшей их особенностью.

По скорости оползни подразделяют на два типа, принципиально отличающихся друг от друга: постепенно или мгновенно оползающие. Скорость движения постепенно оползающих может быть от быстрой до крайне медленной; в этом случае еще до крупной подвижки можно заметить изменение рельефа и перекос сооружений и принять предупредительные меры.

Второй тип характеризуется мгновенным перемещением тела оползня с очень и крайне быстрой скоростью. Защита от таких оползней сложна и здесь большое значение имеет заблаговременный прогноз потенциально возможных смещений.

По активности. В зависимости от активности оползневого процесса выделяют действующие и недействующие оползни.

Действующие оползни имеют свежие и ярко выраженные, несглаженные эрозией формы поверхности. Деревья на склонах, затронутые такими оползнями, отклоняются от их первоначального положения («пьяный лес»).

Недействующие затухшие оползни обычно покрыты растительностью и нарушены процессами эрозии так, что следы последнего движения трудноразличимы. Но движение может возобновиться, если факторы, приводящие к возникновению оползня, продолжают существовать.

По механизму процессаподразделяются: на оползни сдвига, выдавливания, вязкопластические, гидродинамического выноса, внезапною разжижения. Часто имеют признаки комбинированного механизма.

По мощности процесса оползни делят на:

малые – обвал рыхлой массы до 10 тыс. м3;

средние – обвал грунта 100 тыс. м3;

крупные – обвал рыхлых масс 1000 м3;

крупнейшие – обвал более 1 тыс. м.3.

По месту образования они подразделяются на горные, подводные и искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород).

Следует иметь в виду, что огромное многообразие оползневых явлений обусловливает многочисленность их классификаций, поэтому выше приведены лишь те, которые в значительной мере оказывают влияние на выбор и обоснование основных инженерных мероприятий по стабилизации оползневых склонов. Вместе с тем в зависимости от региональных условий каждый тип оползня данного района обладает специфическими особенностями, которые необходимо принимать во внимание при проектировании.

Причины оползней

Природные Антропогенные
- крутизна склона, превышающая угол естественного откоса; - землетрясения; - переувлажнение склонов, подмыв - выветривание твердых пород; - наличие в толще грунта глин, песков, льда; - пересечение пород трещинами; - чередование глинистых и песчано-гравийных пород. - вырубка лесов, кустарников на склонах; - взрывные работы; - распахивание склонов; - чрезмерный полив садов на склонах; - разрушение склонов котлованами, траншеями; - заваливание мест выхода подземных вод; - строительство жилья на склонах.

Лавины

Cнежные лавины – это разновидность оползней Силы сцепления снега переходят определенную границу, и гравитация вызывает смещение снежных масс по склону. Снежный покров, лежащий на склоне гор, находится в состоянии неустойчивого равновесия. Силы сцепления внутри снежной толщи и на границе с земной поверхностью противодействуют силе тяжести, стремящейся сбросить снег к подножию склона. Свойства самой снежной толщи при этом непрерывно меняются как из-за смены метеорологической обстановки, так и под воздействием процессов, идущих внутри толщи снега. Новые снегопады и метели увеличивают вес снежных масс, резкие перепады температуры воздуха меняют величину напряжения пластов твердого снега, оттепели порождают интенсивное таяние, дожди ослабляют связи между частицами льда в снегу. Оседание и уплотнение снега увеличивают устойчивость снежного покрова на склоне, в то время как миграция водяных паров приводит к формированию горизонтов разрыхления.

Пришедшие в движение массы снега скользят по поверхности склона или низвергаются, проходя часть пути в свободном падении. Падение лавин сопровождается в зависимости от состояния снега оглушительным шумом и скрежетом. В отличие от обвалов скальных пород снежные обвалы обычно в процессе движения значительно увеличиваются за счет захвата новых слоев снега, лежащих ниже по склону. Скорость лавин может достигать 80—100 м/с, объем отложившихся масс снега одной лавины — 2—6 млн. м3.

Причины снежных лавин

Природные Антропогенные
- скопление различных модификаций снега, толщиной слоя 30-70 см; - сильные и продолжительные метели, снегопады; - крутые склоны (от 15° до 50°) длиной более 500м; - отсутствие лесного массива на склонах; - внезапные оттепели; - сдувание ветром снега с подветренного слоя и перенос его на гребень, образование карниза над наветренным склоном; - вырубка леса и кустарников на склонах; - нарушение травяного покрова нерегулярным выпасом скота; - взрывные работы; - использование сильных источников звука; - громкий крик.

Существует несколько классификаций лавин, в основу которых положены разные признаки: тип снега (рыхлый или плотный), содержание в снегу воды, характер движения, поверхность скольжения, морфология пути.

Однако общая классификация лавин должна отражать наиболее существенные их признаки и служить практическим целям организации защиты от лавин. Этим требованиям в наибольшей степени отвечают два подхода к подразделению лавин на главные типы. Первый генетический — исходит из учета причин схода лавин, о которых говорилось выше; ценность его состоит в возможности разработки прогноза наступления лавинной опасности. В основе второго подхода лежат учет рельефа снегосборного бассейна и пути движения лавины. Этот принцип подразделения лавинных аппаратов позволяет рассчитывать объемы и дальности выброса лавин, т. е. необходим при картировании лавиноопасных территорий. В данном пособии мы рассмотрим первый подход к классификации лавин.

Генетическая классификация лавин, наиболее полно разработанная советским исследователем В. Н. Аккуратовым, включает следующие классы и типы лавин.

I. Класс сухих (холодных) лавин.

Состоят такие лавины обычно из сухого снега; сходят преимущественно зимой; пути схода строго не ограничены — могут сходить по ровному склону и частично по воздуху. Они имеют максимальную скорость, могут образовать воздушную волну. К классу сухих относятся следующие типы лавин:

1. Лавины из свежевыпавшего снега. Такие лавины возникают из-за перегрузки склонов при продолжительных снегопадах. Для схода лавин достаточно 0,3—0,5 м свежего снега. В многоснежных районах умеренного климата этот тип лавин является основным.

2. Лавины из метелевого снега. Причина их возникновения — большая скорость роста составляющей силы тяжести на склоне. Это наиболее характерный тип лавин для районов с умеренно холодным климатом и бурным ветровым режимом.

3. Лавины, связанные с перекристаллизацией снега и образованием слоев глубинной изморози (силы сцепления в которых ослаблены). Обычно редкие, но мощные лавины.

4. Лавины температурного сокращения снежного покрова. Эти лавины возникают в результате резкого понижения температуры воздуха. Также редкий тип лавин.

II. Класс мокрых (теплых) лавин.

Формируются такие лавины из влажного или из мокрого снега; сходят они преимущественно весной; пути схода обычно постоянны; движение осуществляется по нижним горизонтам снега или по грунту; скорость движения меньше, чем у сухих лавин; воздействие связано главным образом с давлением тяжелых (пропитанных водой) масс снега.

1. Лавины, возникающие в результате радиационных оттепелей. Это маломощные лавины южных (солнечных) склонов.

2. Лавины, связанные с оттепелями и весенним снеготаянием, обычно состоят из влажного, реже мокрого снега. Поверхностью скольжения служит обычно поверхность раздела слоев снега, т.е. лавины относятся к категории пластовых.

3. Грунтовые лавины формируются весной из мокрого, полностью пропитанного водой снега, вследствие продолжительных оттепелей и дождей или при бурном снеготаянии во время фенов. Сходят всегда по определенным путям, поэтому, как правило, имеют названия. Переносят значительное количество обломочного материала. Грохот этих лавин жители Альп называют «лавинным громом». Наиболее разрушительные в классе мокрых лавин.

Лавины — одно из наиболее широко распространенных и опасных природных явлений горных стран. Упоминания о лавинах встречаются в сочинениях писателей древности, живших более 2000 лет назад. Древнегреческий историк Полибий (201 —120 г. до н. э.) пишет о потерях от лавин при переходе войск Ганнибала через Альпы (218 г. до н. э.). Древнеримский географ Страбон (63 г. до н. э. — 20 г. н. э.) писал о лавинной опасности, подстерегающей путешественника в Альпах и на Кавказе.

В январе 1951 г. в зоне лавинных катастроф оказалась вся Альпийская горная цепь длиной около 700 км и шириной до 150 км. Снегопад, сопровождавшийся буранами, продолжался во многих районах в течение семи дней и закончился резким потеплением. Количество выпавшего снега местами превышало годовую норму осадков в 2—3 раза и достигало 2— 3 м. Склоны оказались перегруженными снегом, и начался массовый сход лавин. Нарушилась вся транспортная сеть Альп — шоссейные и железные дороги были местами разрушены или завалены и временно закрыты. Лавины сошли в местах, где многие поколения жителей их не знали. Были уничтожены здания отелей, заповедные леса. Сезон получил название «Зима террора».

В феврале 1999 года лавина массой в 170 тыс. т полностью разрушила посёлок Гальтур в Австрии, вызвав гибель 30 человек, а в начале марта 2012 года серия лавин в Афганистане разрушила жилые дома, вызвав гибель не менее 100 человек.

В России снежные лавины распространены в горных районах Кавказа, Урала, в Восточной и Западной Сибири, Дальнем Востоке, на Сахалине.

В наши дни, многие страны накопили значительный опыт защиты от лавин.

Комплекс противолавинных мероприятийсостоит их двух основных категорий - профилактической и инженерной.

Профилактические мероприятия сводятся к предупреждению о лавинной опасности и ее ликвидации искусственным сбрасыванием. Для предупреждения лавинной опасности составляются карты лавиноопасных зон и прогноз времени схода лавин.

Профилактические мероприятия включают также оповещение населения о наступлении лавиноопасных периодов.

Искусственное сбрасывание лавин проводится минометами или подрывом взрывчатыми веществами площади лавиносбора. Лавиносборы обстреливают и для контроля, чтобы проверить устойчивость снега на склоне.

Инженерные мероприятия применяются обычно для защиты от лавин населенных пунктов и капитальных сооружений. Для этого строятся туннели, галереи, навесы. Обычно эти сооружения используются для прикрытия отдельных участков на железных, шоссейных дорогах, проходящих в горах.

Уже много лет возводились сооружения, изменяющие путь движения лавины, уменьшающие скорость и дальность выброса, - лавинорезы, клинья, направляющие стенки, обойные дамбы и др.

Они частично гасят энергию лавины или отводят ее от защищаемого объекта. Часто практикуются и такие инженерные методы, как террасирование, застройка склонов снегоудерживающими щитами. Они предупреждают соскальзывание снега из лавиносборов. Это дорогой, но эффективный способ борьбы с лавинами. Охрана и восстановление лесов на склонах гор по-прежнему считается одним из важнейших мероприятий в лавиноопасных районах. В Альпах лес, снесенный лавиной, немедленно восстанавливают. Посадку лесов обычно сочетают с застройкой склонов снегоудерживающими конструкциями.

Естественной защитой от лавин служит густой лес. Он препятствует перераспределению снега ветром, разделяет снежный покров на отдельные участки. В Швейцарии закон, запрещающий рубки леса на склонах гор, существует с XIV в. Уничтожение лесов на склонах гор всегда стимулирует лавинную деятельность.

Селевые потоки

Сель – бурный грязевый или грязекаменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Селевые создают угрозу населенным пунктам, железным и автомобильным дорогам и другим сооружениям, находящимся на их пути.

Непосредственными причинами зарождения селей служат ливни, интенсивное таяние снега, прорыв водоемов, реже землетрясения, извержения вулканов.

Классификация селей

Все если по механизму зарождения подразделяются на три типа:эрозионный, прорывной и обвально-оползневый.

При эрозионном вначале идет насыщение водною потока обломочным материалом за счет смыва и размыва прилегающего грунта, а затем уже формируется селевая волна. Такой сель возникает в результате интенсивных и продолжительных ливней, бурного таяния снега.

Прорывной характеризуется интенсивным процессом накопления воды, одновременно размываются горные породы, наступает предел и происходит прорыв водоема (озера, внутриледниковой емкости, водохранилища). Селевая масса устремляется вниз по склону или руслу реки.

При обвально-оползневом происходит срыв массы водонасыщенных горных пород (включая снег и лед). Насыщенность потока в этом случае близка к максимальной.

Каждому горному району свойственны свои причины возникновения селей. Например, на Кавказе они происходят главным образом в результате дождей и ливней (85 %).

В последние годы к естественным причинам формирования селей добавилисьтехногенные факторы, нарушение правил и норм работы горнодобывающих предприятий, взрывы при прокладке дорог и строительстве других сооружений, вырубки леса, неправильное ведение сельскохозяйственных работ и нарушение почвенно-растительного покрова.

При движении сель представляет собой сплошной поток грязи, камней и воды. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует «голову» селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока иногда достигает 25 м.

В России до 20 % территории находится в селеопасных зонах. Особенно активно селевые потоки формируются в Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, в районе Новороссийска, Саяно-Байкальской области, зоне трассы Байкало-Амурской магистрали, на Камчатке в пределах Станового и Верхоянского хребтов. Они также происходят в некоторых районах Приморья, Кольского полуострова и на Урале. Еще в 1966 г. на территории СССР было зарегистрировано более 5 тысяч селевых бассейнов. В настоящее время их количество возросло.

Классификация селей на основе причин возникновения приведена в табл. 16.

Таблица 16

Типы Первопричины Распространение и зарождение
1. Дождевой Ливни, затяжные дожди Самый массовый на Земле тип селей образуется в результате размыва склонов и появления оползней
2.Снеговой Интенсивное снеготаяние Происходит в горах Субарктики. Связано со срывом и переувлажнением снежных масс
3. Ледниковый Интенсивное таяние снега и льда В высокогорных районах. Зарождение связано с прорывом талых ледниковых вод
4. Вулканогенный Извержения вулканов В районах действующих вулканов. Самые крупные. Вследствие бурного снеготаяния и прорыва кратерных озер
5. Сейсмогенный Сильные землетрясения В районах высокой сейсмичности. Срыв грунтовых масс со склонов
б. Лимногенный Образование озерных плотин В высокогорных районах. Разрушение плотин
7. Антропогенный прямого воздействия Скопление техногенных пород. Некачественные земляные плотины На участках складирования отвалов. Размыв и сползание техногенных пород. Разрушение плотин
8. Антропогенный косвенного воздействия Нарушение почвенно- растительного покрова На участках сведения лесов, лугов. Размыв склонов и русел

На основе главных факторов возникновениясели классифицируютсяследующим образом: зонального проявления — главным фактором формирования являются климатические условия (осадки). Сход происходит систематически, пути движения относительно постоянны. Регионального проявления (главный фактор формирования — геологические процессы). Сход происходит эпизодически и пути движения непостоянны. Антропогенные — это результат хозяйственной деятельности человека. Происходят там, где наибольшая нагрузка на горный ландшафт. Образуются новые селевые бассейны. Сход - эпизодический.

Классификация по мощности (по перенесенной твердой массе):

1. Мощные (сильной мощности), с выносом более 100 тыс. м3 материалов. Бывают один раз в 5-10 лет.

2. Средней мощности, с выносом от 10 до 100 тыс. м3 материалов. Бывают один раз в 2-3 года.

3. Слабой мощности (маломощные), с выносом менее 10 тыс. м3 материалов. Бывают ежегодно, иногда несколько раз в году.

Классификация селевых бассейнов по повторяемости селей характеризует интенсивность развития или его селеактивность. По частоте схода селей можно выделить три группы селевых бассейнов:

- высокой селевой активности (с повторяемостью один раз в 3-5 лег и чаще);

- средней селевой активности (с повторяемостью один раз в 6-15 лет);

- низкой селевой активности (с повторяемостью один раз в 16 лет и реже).

Классифицируются сели также и по их воздействию на сооружения:

- маломощный — небольшие размывы, частичная забивка отверстий водопропускных сооружений.

- среднемощный — сильные размывы, полная забивка отверстий, повреждение и снос бесфундаментных строений.

- мощный — большая разрушительная сила, снос мостовых ферм, разрушение опор мостов, каменных строений, дорог.

- катастрофический — полное разрушение строений, участков дорог вместе с полотном и сооружениями, погребение сооружений под наносами.

Иногда применяется классификация бассейнов по высоте истоков селевых потоков:

- высокогорные: Истоки лежат выше 2500 м, объем выносов с 1 км2 составляет 15-25 тыс. м3 за один сель;

- среднегорные: Истоки лежат в пределах 1000-2500 м, объем выноса с 1 км2 составляет 5-15 тыс. м3 за один сель;

- низкогорные: Истоки лежат ниже 1000 м, объем выносов с 1 км2 менее 5 тыс. м3 за один сель.

Причины селей

Природные Антропогенные
- наличие на склонах песка, гальки, гравия; - наличие значительного объема воды (ливни, таяние ледников, снегов, прорыв озер); - крутизна склонов более 100; - землетрясения; - вулканическая деятельность; -обрушение в русло рек большого количества грунта (обвал, оползень); - резкое повышение температуры воздуха. - создание на склонах гор искусственных водоемов; - вырубка леса, кустарника на склонах; - деградация почвенного покрова нерегулярным выпасом скота; - взрывы, разработка карьеров; - нерегулируемый сброс воды из ирригационных водоемов на склонах; - неправильное размещение отвалов отработанной породы горнодобывающими предприятиями; - подрезка склонов дорогами; - массовое строительство на склонах.

Обвалы

Обвалы (горный обвал) — отрыв и катастрофическое падение больших масс горных пород, их опрокидывание, дробление и скатывание на крутых и обрывистых склонах.

Обвалы природного происхождения наблюдаются в горах, на морских берегах и обрывах речных долин. Они происходят в результате ослабления связанности горных пород под воздействием процессов выветривания, подмыва, растворения и действия сил тяжести. Образованию обвалов способствуют: геологическое строение местности, наличие на склонах трещин и зон дробления горных пород. Чаще всего (до 80 %) современные обвалы связаны с антропогенным фактором. Они образуются в основном при неправильном проведении работ, при строительстве и горных разработках.

Обвалы характеризуются мощностью обвального процесса (объемом падения горных масс) и масштабом проявления (вовлечение в процесс площади).

По мощности обвального процесса обвалы подразделяют на крупные (отрыв пород 10 млн м3), средние (до 10 млн м3) и мелкие (отрыв пород менее 10 млн м3).

По масштабу проявления обвалы подразделяются на огромные (100- 200 га), средние (50-100 га), малые (5-50 га) и мелкие (менее 5 га).

Кроме того, обвалы могут характеризоваться типом обрушения, которые определяются крутизной склона скатывания обвальных масс.

3.4.2. Инженерная подготовка оползневых территорий

Основными градостроительными задачами в отношении оползневых склонов являются:

- обеспечение стабильного состояния оползневого склона, т. е. сохранение равновесия всех действующих сил;

- создание условий для использования оползневого склона и прилегающих территорий в тех или иных градостроительных целях (застройка, парки и сады, дороги и т. д.).

Противооползневые мероприятия разделяются на профилактические и радикальные. Первые преследуют цели сохранения равновесия сил и некоторой стабилизации оползня, вторые устраняют в той или иной степени основные причины действия оползня, исключая его активизацию в будущем. Радикальные мероприятия устраняют основные причины возникновения и действия оползней, локальные же мероприятия задерживают или препятствуют движению оползня.

Профилактические мероприятия по борьбе с оползнями, как правило, легче выполнимы по сравнению с мероприятиями, осуществляемыми на том же участке при полном развитии оползневого процесса.

Решение вопросов инженерной подготовки территорий с оползневыми явлениями требует прежде всего исчерпывающих инженерно-геологических, гидрогеологических и гидрологических изысканий с последующим глубоким .анализом полученных материалов. При этом основными вопросами являются: - сущность явления и причины его возникновения; - границы распространения оползневых явлений вдоль склона и возможного влияния на территорию города; - характер происходящего движения (скольжения) оползня;

- прогноз проявления и действия оползня в перспективе.

В прогнозе предусматривается возможность движения оползня в силу изменяющихся причин, нарушения равновесия системы.

Изучение оползневого склона включает не только явление оползания, но и сопутствующие процессы оврагообразования, подтопления склона, движения подземных вод и т. д. Изучение этих явлений и процессов производится не только на оползневом склоне, но и на прилегающей территории.

При проектировании противооползневых мероприятий исходным материалом являются данные инженерных изысканий, в состав которых входят: - сбор и систематизация материалов, относящихся к исследованию оползневого участка; - изучение тела оползня с помощью геологосъемочных, геофизических, геодезических, буровых и других видов работ; - изучение свойств грунтов и режима подземных вод;

- наблюдения за движением оползня, включающие определение скорости и характера движения оползневой массы и установление причин активизации оползня.

Содержание и объем мероприятий по борьбе с оползнями обусловливаются причинами прохождения оползневого процесса. Противооползневые мероприятия многообразны и осуществляются, как правило, комплексно (рис. 45).

Рис. 45. Схема комплексных мероприятий по борьбе с оползневыми процессами на склоне морского берега

В условиях современного города всегда является целесообразным осуществление противооползневых мероприятий в полном комплексе и на всем протяжении берегового склона, если даже оползневые участки расположены с некоторыми разрывами между ними.

Основное требование при разработке мер защиты заключается в необходимости повысить коэффициент запаса устойчивости склона не ниже требуемого значения при всех возможных вариантах его параметров, от которых зависит стабильность. Проектировать начинают с анализа устойчивости склона, рассматривая состояние откоса в течение продолжительного периода, так как свойства грунтов и гидрогеологические условия могут меняться во времени. Такой анализ при освоении территории необходим не только на период строительства, но и эксплуатации. Устойчивость склонов оценивают, изучая как естественные откосы, так и искусственно созданные.

Выбор противооползневых мероприятий делают на основе технико-экономического сравнения вариантов.

В практике проектирования с оползневыми процессами борются комплексно, предусматривая меры профилактики на потенциально опасных склонах и радикальные на участках смещения горных пород. Одновременно устанавливают режим строительства и эксплуатации в зонах оползневых участков. Это запрещение подрезок в нижней части склона и подсыпок — в верхней, уничтожения растительности и распашки склонов, проведения нерегулируемого полива и сброса поверхностных вод. Накладывают ограничение на скорость движения транспорта по улицам прилегающей территории, разрабатывают специальные способы выполнения строительных работ.

Вертикальная планировка оползневых склонов

Вертикальную планировку потенциально опасного оползневого склона производят уполаживанием его до устойчивого состояния, а при большой высоте еще и террасированием, устраивая, так же как на овражных склонах, бермы с водоотводящими лотками. Одновременно склоны защищают от выветривания и размыва поверхностными водами, укрепляя их дерном или посевом многолетних трав.

Перераспределение земляных масс на склоне целесообразно производить за счет срезки верхней части и перемещения ее в нижнюю. На мелких оползнях улолаживание откоса или придание ему ломаного профиля могут быть эффективными стабилизирующими средствами на потенциально неустойчивых участках.

На мелких оползнях с выявленной поверхностью скольжения целесообразно устраивать упорные призмы (контрфорсы) из земляных масс, отсыпаемых в языковой части естественного склона (рис. 46, а), у подножья искусственной насыпи (рис. 46, б) или откоса выемки (рис. 46, в).

Контрфорсы проектируют так, чтобы увеличить удерживающие силы вблизи подошвы откоса до величин, обеспечивающих соответствующий коэффициент устойчивости. Параметры этих сооружений определяют расчетом, принимая во внимание профиль откоса и необходимую величину сопротивления сдвигу.

Рис. 46. Устройство грунтовых упорных призм: 1 - упорная призма; 2 — коренные породы; 3 — поверхность скольжения; 4 — первоначальная поверхность склона; 5 — насыпь из зернистого грунта; 6 — то же, из легкого материала; 7 — отметка до реконструкции насыпи; 8 — проектная отметка поверхности; 9 — ил, глина с органическими остатками; 10 — лоток водоотвода; 11— дренаж

Нормальная работа любого подпорного сооружения зависит от его способности сопротивляться опрокидыванию и скольжению, сдвигу по контакту или ниже его с вовлечением основания. На опрокидывание рассчитывают, рассматривая упорную призму (контрфорс) как гравитационное сооружение с распределением сил, обеспечивающим соответствующее направление равнодействующей. Аналогичным образом контрфорс рассчитывают на сдвиг по контакту или ниже его с определением необходимой глубины заложения основания. Проверочные расчеты проводят в нескольких поперечных сечениях на разных отметках глубины, чтобы определить прочность упорной призмы на сдвиг.

Для снижения сдвигающих сил в искусственно созданной насыпи автомобильных дорог производят ее реконструкцию, частично заменяя грунт насыпи более легким (рис. 46, б), например котельным шлаком или ракушечником. В последнее время для уменьшения массы насыпи применяют полистирольные блоки и плиты. Во всех случаях сооружение пригрузочных насыпей сопровождают защитой от поверхностных, а при необходимости и подземных вод.

Page 13

Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций: ими могут быть подпорные стенки, свайные ряды, инъекционные преграды и простейший тип удерживающих сооружений — упорные призмы из грунта.

Подпорные стенки проектируют чаще всего для удержания неглубоких слоев, смещающихся по четко определенной поверхности скольжения (рис. 47). В зонах с ответственными зданиями и сооружениями подпорными стенками удерживают и более мощные слои, потенциальные поверхности скольжения которых известны. Как правило, подпорные стенки значительной высоты проектируют на участках автомобильных дорог, где с их помощью стабилизируют естественные и искусственные склоны.

Подпорные стенки делают из каменной кладки, бетона и бутобетона, железобетона, массивными или облегченными на свайном основании. В некоторых случаях при проектировании автомобильных дорог на склонах прибегают к устройству массивных стенок из армированного грунта или анкерных креплений. Сооружения врезают основанием в несмещающийся слой грунта и защищают от подземных и поверхностных вод.

Рис. 47. Удерживающие подпорные стены и свайные сооружения: а — массивная подпорная стена; б — то же, ниже подошвы склона; в — то же, в сочетании со шпунтовым рядом; г — консольная подпорная стена; д — то же, на контрфорсах; е — то же, в сочетании со сваями; ж — стена из армированного грунта; з — то же, монолитная заанкеренная; и — то же, из сборных панелей, заанкеренных в грунте; к — свайное поле из забивных свай; л — то же, из набивных; 1 — коренные породы; 2 — водовыпуск; 3 — плоскость скольжения; 4 — лоток; 5 — шпунтовый ряд; 6 — фильтрующая засыпка; 7 — поверхность естественного рельефа; 8 — контрфорс; 9 — сваи: 10 — арматура, заанкеренная в грунте; 11 — облицовка; 12 — железо­бетонная плита; 13 — анкер-свая с камуфлетной головкой; 14 — сваи-шпонки, в верхней части заполненные глиной

Параметры удерживающих сооружений определяют расчетом на опрокидывание и сдвиг. Выбор ответственных удерживающих сооружений и их конструктивное решение обосновывают технико-экономическими расчетами.

Подпорные стенки из армированного грунта представляют собой крупные массивы из слоев грунта, проложенных тонкими металлическими полосами, способными выдержать большие внешние нагрузки. Вертикальную боковую поверхность стенки укрепляют бетонными неармированными плитами, а в некоторых случаях — металлом. Это удерживающее гравитационное сооружение, которое поставлено на устойчивое основание. Такой контрфорс оказывает сопротивление возникающим в склоне сдвигающим силам и обладает достаточной прочностью на опрокидывание и скольжение по контакту (или с захватом основания) и на скол внутри удерживающего сооружения.

Подпорные стенки с анкерами позволяют передавать усилия, испытываемые стенкой со стороны обратной засыпки, на достаточно прочную породу, залегающую вне оползня, с помощью анкерных оттяжек. Эти оттяжки могут быть предварительно напряженными или постепенно напрягающимися в процессе эксплуатации сооружения. Их устраивают из тросов, штанг или проволоки, заделывая с помощью специальных устройств в коренной грунт.

Решение о применении анкеров должно быть подкреплено статическим расчетом, экономическим обоснованием и техническими возможностями производства работ.

Анкерирование??? как способ укрепления склонов связано с большими затратами, значительная доля которых приходится на предохранение анкеров от коррозии, поэтому использование этого крепления ограничивают такими случаями, когда другие средства крепления неосуществимы.

Конструкции типа свай или шпонок применяют, когда устройство упорных сооружений нецелесообразно по планировочным или другим соображениям. Обычно сваи и шпонки ставят при глубине ожидаемой поверхности смещения в пределах 1,5-2,0 м, если консистенция и структура грунта исключает его движение между сваями или шпонками. В этом случае их установка в сочетании с организацией поверхностного стока и дренажа экономически целесообразней, чем контрфорсы.

Сваи или шпонки располагают в плане в шахматном порядке и заглубляют в несмещающийся грунт на глубину не менее 2 м. Их погружают в предварительно прорезанные на склоне или у его подножья скважины. Сваи делают чаще всего из бетона или железобетона, а шпонки из гидравлической извести, иногда используют металлические сваи.

Любые свайные устройства требуют тщательных расчетов на опрокидывание и срез, с учетом реальных параметров сопротивления грунта сдвигу. Шпонки рассчитывают только на срез.

Page 14

Искусственное измерение рельефа склона следует предусматривать для предупреждения и стабилизации процессов сдвига, скольжения, выдавливания, обвалов, осыпей грунтов.

Образование рационального профиля склона (откоса) достигается приданием ему соответствующей крутизны и террасированием, отсыпкой в нижней части склона упорной призмы (контрбанкета).

Ширину (террас) и высоту уступов, а также расположение и форму банкетов следует определять расчетом общей и местной устойчивости склона (откоса), планировочными решениями, условиями производство работ и эксплуатационными требованиями.

На террасах необходимо предусматривать устройство водоотводов, а в местах высачивания подземных вод – дренажей.

Должен быть организован беспрепятственный сток поверхностных вод, исключено застаивание вод на бессточных участках и попадание на склон вод с присклоновой территории.

Устройство очистных сооружений в оползнеопасной зоне не допускается.

Для достижения требуемого понижения уровня подземных вод надлежит применять следующие виды водопонизительных устройств:

- траншейные дренажи (открытые траншеи и канавы);

- закрытые дренажи (траншеи, заполненные фильтрующим материалом) для осушения оползневого тела, рассчитанные, как правило, на недолговременный срок службы;

- трубчатые (в том числе мелкого заложения) и галерейные дренажи – в устойчивой зоне за пределами смещающихся грунтов для перехвата подземного потока при продолжительном сроке службы;

- пластовые дренажи на участках высачивания подземных вод на склонах (откосах);

- водопонизительные скважины различных типов в сочетании с дренажами или взамен их в случае большей эффективности или целесообразности их применения.

Дренирование подземных вод предусматривают для предохранения грунтов откоса от насыщения водой. Это мероприятие проводят как для действующих, так и недействующих оползней.

Обычно подземные воды дренируют одновременно на прилегающей территории и оползневом склоне.

Для перехвата подземных вод на прилегающей к склону территории устраивают дренажные сооружения, расположенные на безопасном расстоянии от зоны оползания. Тип и систему дренажных устройств проектируют в соответствии с гидрогеологическими условиями территории на основе требований, изложены ранее.

На оползневом склоне проектируют специфические дренажные сооружения, откосные прорези, наклонный дренаж, каптажные колодцы и наклонные скважины. В качестве простейших систем могут служить лотки и канавы глубиной до 3 м. Область их применения — это защита неглубоких оползней типа сплывин. Лотки используют также в качестве элементов выпуска подземных вод из слоев грунта, близких к поверхности склона.

Откосные дренажи применяют обычно для осушения откосов, потенциально подверженных поверхностным оползневым смещениям при неясно выраженных водоносных слоях или при многочисленных выходах подземных вод наружу в виде ключей. В конструктивном отношении они представляют собой сравнительно неглубокие траншеи, закладываемые ниже поверхности возможного оползания и заполненные дренирующим материалом (рис. 48, а). Их располагают поперек склона, а для наиболее полного перехвата грунтовых вод устраивают в виде призм разветвлениями различной формы на расстоянии друг от друга от 3 до 15 м в зависимости от характера и состояния осушаемых грунтов.

Рис. 48. Схемы дренажных устройств на оползневых склонах:

1 — коренные породы; 2 — поверхность скольжения; 3 — бровка откоса: 4 — дренажное устройство; 5 — лоток; 6 — колодцы; 7 — водоотводящие трубопроводы; 8 — грунт обратной засыпки; 9 — песок; 10 — гравий или щебень; 11 — бетонный лоток; 12 — дренажные скважины; 13 — депрессионная кривая; 14 — одерновка; 15 — утепляющий слой; 16 — контрфорс; 17 — дренажная труба; 18 — водонасыщенный грунт; 19 — каптажный колодец

Дренажные прорези устраивают при осушении толщи наносов на оползневых склонах, где другие типы дренажей, даже при незначительных подвижках, быстро выходят из строя. Их закладывают на бровке, отводя воду из насыщенного слоя (рис. 48, б). Для ее сброса дренажные прорези соединяют трубопроводами с нижним лотком или другими водоотводящимн сооружениями.

Прорези представляют собой траншею глубиной 6-12 м, заполненную дренирующим материалом и врезанную основанием в коренной грунт. Прорези защищают от засорения, укладывая поверх дренирующего материала дерн корнями кверху или соломенные маты и другие материалы, и забивают траншею глиной и грунтом.

Если водоносные горизонты имеют выход на склон, то их осушают горизонтальными или наклонными скважинами, заложенными со стороны склона (рис. 43, в) на отметках, близких к водоупору. Часть трубы перфорируют, превращая в фильтр. Механизм действия таких дрен заключается в следующем. При поступлении воды к откосу на участках, где заложены дрены, она постепенно поглощается перфорированной частью труб. В результате по мере приближения к откосу УГВ понижается, образуя сводчатую депрессионную кривую, имеющую общее падение вдоль дрен.

При фронтальном выклинивании водоносного горизонта на оползневом склоне применяют насланный дренаж, который укладывают на устойчивый откос на всю мощность водоносного горизонта. В конструктивном отношении он аналогичен пластовому и состоит из фильтра, дренажной трубы и утепляющего слоя, толщину которого назначают с учетом глубины промерзания грунтов (рис. 48, г).

Когда грунтовые воды выклиниваются на склоне в виде родников, проектируют бетонные или железобетонные каптажные колодцы, снабженные обратными фильтрами в местах выхода одиночных родников (рис. 48, б). Дренажные воды, как правило, отводят из колодца через трубчатый водосброс в ливневую канализацию.

Дренажные сооружения для стабилизации откосов в равной мере необходимы как на естественных склонах, так и при возведении искусственной насыпи, где оползневые смещения могут появиться в грунтах основания из-за чрезмерного напряжения от массы насыпи и гидростатического давления подземных вод, режим которых нарушен.

Устройства для перехвата и понижения подземных вод и предотвра­щения оползневых процессов выбирают на основе технико-экономического сопоставления. При этом рассматривают несколько вариантов различных дренажных сооружений, но сравнивают их и с другими методами защиты.

Page 15

На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов или искусственных откосов и морская абразия береговых уступов. Поскольку активизация оползневых процессов и переработка берегов тесно связаны, то большая роль в комплексе противооползневых мероприятий принадлежит берегоукреплениям.

Берегоукрепление может быть выполнено в виде откосов, когда соответствующие одежды укладывают на предварительно спланированную поверхность, и набережных стенок (контрфорсов). Последние применяют, когда из-за нехватки свободного пространства на прибрежной территории осуществление других мероприятий осложняется или становится невозможным.

Берегоукрепления с точки зрения их влияния на режим водоемов относят к пассивным и проектируют в сочетании с активными, наносоудерживающими сооружениями: бунами и волнорезами. Буны являются одной из самых распространенных конструкций, стабилизирующих морской берег. Они представляют собой массивные сооружения, которые размещают перпендикулярно или под углом к береговой линии, заглубляя их основание в коренную породу (рис. 49).

Буны пересекают подвижную часть наносов и препятствуют их продольному транзиту. В результате наносы аккумулируются между бунами в приурезной части акватории и частично гасят энергию волны. Степень воздействия бун на водный поток и стабилизацию берегового склона существенно зависит от их взаимного размещения и длины. Параметры бун, как и других малых гидротехнических сооружений, активно влияющих на водный поток, рассчитывают по методике, описанной в литературе.

Рис. 49. Прибрежные противооползневые сооружения:

а — расположение бун в плане; б — поперечное сечение по бунам: в, г — незатопленный и затопленный волноломы (г — затопленный в сочетании с другими защитным мероприятиями);

1 — вертикальный фильтр; 2 — дренажная галерея; 3 — водоотводящая штольня: 4 — лоток: 5 — коренные породы; 6 — плоскость скольжения; 7 — подпорная стенка: 6 — искусственный пляж; 9 — затопленный волнолом

Область эффективного использования бун для борьбы с противооползневыми явлениями — это стабилизация надводных склонов и пляжей. Подводные склоны, особенно на большом протяжении, стабилизировать с их помощью не удается, так как склоны могут обрушиться в результате подвижки земляных масс.

Для стабилизации склонов поэтому нередко проектируют не только буны, но и волнорезы (волноломы). Их используют для защиты подводной части склона.

Волноломы делают как затопленного, так и незатопленного типа (рис. 49) из железобетонных массивов или оболочек, заполненных бетоном. Волноломы защищают от абразии берега путем частичного гашения волны и накопления наносов на тех участках акватории, где в подводной части склона имеют место оползни выдавливания.

Проблема борьбы с эрозией у подножья склона сводится к сохранению различными способами надежного упора в их нижней части и увеличению других удерживающих сил. В практике проектирования с этой целью используют, как правило, комплекс активных и пассивных защитных сооружений в сочетании с общими и специальными мероприятиями инженерной подготовки. Так, например, на побережье около Одессы создана из привозного материала полоса искусственных пляжей от Ланжерона до Аркадии протяженностью 5 км и шириной 40-50 м. Сохранение пляжей обеспечено комплексом гидротехнических сооружений: бун и волноломов. Для перехвата подземных вод запроектирована дренажная галерея на расстоянии 200 м от бровки обрыва с удалением грунтовых вод с помощью водоотводящей штольни.

Комплексное решение противооползневых мероприятий в Крыму предусматривает сочетание контрфорсных и берегоукрепительных сооружений, дренирование оползневых масс, разгрузку верхней части склона и уполаживание откосов с регулированием поверхностного стока.

Берегозащитные сооружения и мероприятия.Для инженерной защиты берегов рек, озер, морей, водохранилищ применяют следующие виды сооружений и мероприятий, приведенные в таблице 17.

Таблица 17

Вид сооружения и мероприятия Назначение сооружения и мероприятия и условия их применения
I Волнозащитные  
1 Вдольбереговые  
Подпорные береговые стены (набережные) волноотбойного профиля из монолитного и сборного бетона и железобетона, камня, ряжей, свай На морях, водохранилищах, озерах и реках для защиты зданий и сооружений I и II классов, автомобильных и железных дорог, ценных земельных угодий
Шпунтовые стенки железобетонные и металлические В основном на реках и водохранилищах
Ступенчатые крепления с укреплением основания террас На морях и водохранилищах при крутизне откосов более 15°
Массивные волноломы На морях и водохранилищах при стабильном уровне воды
2 Откосные  
Монолитные покрытия из бетона, асфальтобетона, асфальта На морях, водохранилищах, реках, откосах подпорных земляных сооружений при достаточной их статической устойчивости
Покрытия из сборных плит При волнах до 2,5 м
Покрытия из гибких тюфяков и сетчатых блоков, заполненных камнем На водохранилищах, реках, откосах земляных сооружений (при пологих откосах и невысоких волнах - менее 0,5-0,6 м)
Покрытия из синтетических материалов и вторичного сырья То же
II Волногасящие  
1 Вдольбереговые  
Проницаемые сооружения с пористой напорной гранью и волногасящими камерами На морях и водохранилищах
2 Откосные  
Наброска из камня На водохранилищах, реках, откосах земляных сооружений при отсутствии рекреационного использования
Наброска или укладка из фасонных блоков На морях и водохранилищах при отсутствии рекреационного использования
Искусственные свободные пляжи На морях и водохранилищах при пологих откосах (менее 10°) в условиях слабовыраженных вдольбереговых перемещений наносов и стабильном уровне воды
III Пляжеудерживающие  
1 Вдольбереговые  
Подводные банкеты из бетона, бетонных блоков, камня На морях и водохранилищах при небольшом волнении для закрепления пляжа
Загрузка инертными на локальных участках (каменные банкеты, песчаные примывы и т.п.) На водохранилищах при относительно пологих откосах
2 Поперечные  
Буны, молы, шпоры (гравитационные, свайные, из фасонных блоков и др.) На морях, водохранилищах, реках при создании и закреплении естественных и искусственных пляжей
IV Специальные  
1 Регулирующие  
Управление стоком рек (регулирование сброса, объединение водостоков в одно устье и др.) На морях для увеличения объема наносов, обход участков малой пропускной способности вдольберегового потока
Сооружения, имитирующие природные формы рельефа На водохранилищах для регулирования береговых процессов
Перебазирование запаса наносов (переброска вдоль побережья, использование подводных карьеров и т.д.) На морях и водохранилищах для регулирования баланса наносов
2 Струенаправляющие  
Струенаправляющие дамбы из каменной наброски На реках для защиты берегов рек и отклонения оси потока от размывания берега
Струенаправляющие дамбы из грунта На реках с невысокими скоростями течения для отклонения оси потока
Струенаправляющие массивные шпоры или полузапруды То же
3 Склоноукрепляющие  
Искусственное закрепление грунта откосов На водохранилищах, реках, откосах земляных сооружений при высоте волн до 0,5 м

Выбор вида берегозащитных сооружений и мероприятий или их комплекса следует производить в зависимости от назначения и режима использования защищаемого участка берега с учетом в необходимых случаях требований судоходства, лесосплава, водопользования и пр.

При выборе конструкций сооружений следует учитывать, кроме их назначения, наличие местных строительных материалов и возможные способы производства работ.

В состав комплекса морских берегозащитных сооружений и мероприятий при необходимости должно быть включено регулирование стока устьевых участков рек в целях изменения побережья или обеспечения его речными наносами.

Page 16

Кроме рассмотренных выше методов борьбы с оползневыми и обвальными явлениями также рассматриваются следующие мероприятия и сооружения инженерной защиты.

Удерживающие сооружения.Удерживающие сооружения следует предусматривать для предотвращения оползневых и обвальных процессов при невозможности или экономической нецелесообразности изменения рельефа склона (откоса).

Удерживающие сооружения применяют следующих видов:

- подпорные стены (на естественном или свайном основании);

- свайные конструкции и столбы – для закрепления неустойчивых участков склона;

- анкерные крепления – в качестве самостоятельного удерживающего сооружения (с опорными плитами, балками и т.д.) и в сочетании с подпорными стенами, сваями, столбами;

- поддерживающие стены – для укрепления нависающих скальных карнизов;

- контрфорсы – отдельные опоры, врезанные в устойчивые слои грунта, для подпирания отдельных скальных массивов;

- опояски (упорные пояса) – невысокие массивные сооружения для поддержания неустойчивых откосов;

- облицовочные стены – для предохранения грунтов от выветривания и осыпания;

- пломбы (заделка пустот, образовавшихся в результате вывалов на склонах) для предохранения скальных грунтов от выветривания и дальнейших разрушений;

- покровные сетки в сочетании с анкерными креплениями.

Для свайных конструкций следует предусматривать, как правило, буронабивные железобетонные сваи. Применение забивных свай допускается в случаях, когда проведение сваебойных работ не ухудшает условий устойчивости склона (откоса).

При наличии подземных вод следует предусматривать гидроизоляцию по верховой грани подпорных стен и устройство застенного дренажа с выводом вод за пределы подпираемого грунтового массива.

Улавливающие сооружения.Улавливающие сооружения и устройства (стены, сетки, валы, траншеи, надолбы) следует предусматривать для защиты объектов от воздействия осыпей, вывалов, падения отдельных скальных обломков.

Улавливающие стены и сетки располагают у подошвы склонов (откосов) крутизной 250 – 350 для защиты от воздействия осыпей, вывалов, падения отдельных скальных обломков и небольших обвалов.

Улавливающие траншеи и улавливающие полки следует размещать у подошвы обвалоопасных склонов (откосов) высотой до 60 м и крутизной 350 для защиты от вывалов отдельных обломков грунта объемом до 1 м 3, улавливающие валы – у подошвы обвалоопасных склонов большой протяженности.

Улавливающие стены, траншеи и валы допускается располагать на склонах на высоте не более 30 м над защищаемым объектом при крутизне склона не более 250.

Оградительные стены следует размещать у подошвы склонов (откосов) высотой до 30 м (соответственно 50 м) и крутизной 400 – 450 для улавливания мелких (до 0,01 м3) обломков скального грунта или задержания осыпающегося скального грунта.

Покровные свободно висящие сетки надлежит применять для защиты объектов, близко расположенных к подошве склона (откоса), от падающих скальных обломков.

Надолбы следует предусматривать на затяжных склонах высотой до 50-60 м и крутизной до 300 в комплексе с другими улавливающими сооружениями и устройствами для погашения скорости обломков скального грунта.

В проектах улавливающих сооружений и устройств следует предусматривать возможность подъезда транспортных средств и очистки улавливающих пазух от скопления продуктов выветривания, осыпей и обвалов в условиях эксплуатации.

Противообвальные галереи.Противообвальные галереи необходимо размещать на обвальных участках железных, автомобильных и пешеходных дорог для защиты от падающих обломков и глыб и рассчитывать на нагрузки и воздействия. На кровле противообвальных галерей необходимо устраивать амортизирующую грунтовую отсыпку, снижающую динамическое воздействие обвалов, предотвращающую повреждение конструкций и обеспечивающую скатывание обломков через галерею. В основании отсыпки необходимо укладывать гидроизоляцию, а также предусматривать отвод с кровли галерей поверхностных вод. Для отвода подземных вод, поступающий к галерее с верховой стороны, должен быть устроен продольный застенный дренаж.

Агролесомелиорация, защитные покрытия и закрепление грунтов.Мероприятия по агролесомелиорации следует предусматривать в комплексе с другими противооползневыми и противообвальными мероприятиями для увеличения устойчивости склонов (откосов) за счет укрепления грунта корневой системой, осушения грунта, предотвращения эрозии, уменьшения инфильтрации в грунт поверхностных вод, снижения воздействия выветривания.

Мероприятия по агролесомелиорации включает: посев многолетних трав, посадку деревьев и кустарников в сочетании с посевом многолетних трав или одерновкой.

Подбор растений, их размещение в плане, типы и схемы посадок следует назначать в соответствии с почвенно-климатическими условиями, особенностями рельефа и эксплуатации склона (откоса), а также с требованиями по планировке склона и охране окружающей среды.

Посев многолетних трав без других вспомогательных средств защиты допускается на склонах (откосах) крутизной до 350, а при большей крутизне (до 450) – с пропиткой грунта вяжущими материалами.

Для обеспечения устойчивости склонов (откосов) в слабых и трещиноватых грунтах допускается применять цементацию, смолизацию, силикатизацию, электромеханическое и термическое закрепление грунтов.

Для защиты обнаженных склонов (откосов) от выветривания, образования вывалов и осыпей допускается применять защитные покрытия из торкретбетона, набрызг-бетона и аэроцема (вспененного цементно-песчаного раствора), наносимые на предварительно навешанную и укрепленную анкерами сетку.

Для снижения инфильтрации поверхностных вод в грунт на горизонтальных и пологих поверхностях склонов (откосов) допускается применять покрытия из асфальтобетона и битумоминеральных смесей.

Противоселевые сооружения и мероприятия.Для инженерной защиты территорий, зданий и сооружений от селевых потоков применяют следующие виды сооружений и мероприятий, приведенныев таблице 9.

Таблица 9

Вид сооружения и мероприятия Назначение сооружения, мероприятия и условия их применения
I Селезадерживающие  
Плотины бетонные, железобетонные, из каменной кладки: водосбросные, сквозные. Плотины из грунтовых материалов (глухие) Задержание селевого потока в верхнем бьефе. Образование селехранилищ
II Селепропускные  
Каналы. Селеспуски Пропуск селевых потоков через объект или в обход него
III Селенаправляющие  
Направляющие и ограждающие дамбы. Шпоры Направление селевого потока в селепропускное сооружение
IV Стабилизирующие  
Каскады запруд. Подпорные стены. Дренажные устройства. Террасирование склонов. Агролесомелиорация Прекращение движения селевого потока или ослабление его динамических характеристик
V Селепредотвращающие  
Плотины для регулирования селеобразующего паводка. Водосбросы на озерных перемычках Предотвращение селеобразующих паводков
VI Организационно-технические Организация службы наблюдения и оповещения Прогноз образования селевых потоков

Противолавинные сооружения и мероприятия.Для инженернойзащиты территории, зданий и сооружений от снежных лавин применяют следующиевиды сооружений и мероприятий, приведенные в таблице 10.

Таблица 10

Вид сооружения и мероприятия Назначение сооружения и мероприятия и условия их применения
I Профилактические  
Организация службы наблюдения, прогноза и оповещения Прогноз схода лавин. Прекращение работ и доступ людей в лавиноопасны зоны на время схода лавин и эвакуация людей из опасной зоны
Искусственно регулируемый сброс лавин Регулируемый спуск лавин и разгрузка от неустойчивых масс снега путем обстрелов, взрывов, подпиливания карнизов и т.п. на основе прогноза устойчивости масс снега на склоне
II Лавинопредотвращаюшие  
Системы снегоудерживающих сооружений (заборы, стены, щиты, решетки, мосты), террасирование склонов, агролесомелиорация Обеспечение устойчивости снежного покрова в зонах зарождения лавин, в том числе в сочетании с террасированием и агролесомелиорацией, регулирование снегонакопления
Системы снегозадерживающих заборов и щитов Предотвращение накопления снега в зонах возникновения лавин путем снегозадержания на наветренных склонах и плато
Снеговыдувающие панели (дюзы), кольктафели Регулирование, перераспределение и закрепление снега в зоне зарождения лавин
III Лавинозащитные  
Направляющие сооружения: стенки, искусственные русла, лавинорезы, клинья Изменение направления движения лавины. Обтекание лавиной объекта
Тормозящие и останавливающие сооружения: надолбы, холмы, траншеи, дамбы, пазухи Торможение или остановка лавины
Пропускающие сооружения: галереи, навесы, эстакады Пропуск лавин над объектом или под ним

Выбор противолавинных комплексов сооружений и мероприятий следует производить с учетом режима и характеристик лавин и снегового покрова в зоне зарождения, морфологии лавиносбора, уровня ответственности защищаемых сооружений, их конструктивных и эксплуатационных особенностей.

Page 17

Овраги – продукт эрозии, т.е. размыва пород временными потоками воды, образующиеся в результате атмосферных осадков.

Проектом планировки территории оврагов отводятся, в основном, под зеленые насаждения. Отдельные отвершки, расположенные в районах капитальной застройки, промышленной зоны или под проектируемыми дорогами, засыпаются. Во избежание роста оврагов намечается тщательная организация поверхностного стока на прилегающих территориях, перехват дождевых и талых вод и организованный отвод их, минуя овраги, или сброс в овраги с устройством водосбросных сооружений. В тех случаях, когда трудно предотвратить поступление в овраги поверхностных вод с прилегающих территорий, отвод воды в тальвегах оврагов, во избержание их углубления и обрушения откосов, предусматривается по бетонным лоткам прямоугольного сечения шириной 1-1,5 м, глубиной до 1,0 м. В тех случаях, когда в овраги намечается сосредоточенный сброс поверхностных вод, по тальвегам возможно устройство запруд высотой 1-2 м из местных материалов. Запруды, снижая скорости течения, будут способствовать выпадению наносов и осветлению воды, а также обеспечат защиту дна от размыва. Для защиты склонов оврагов от размыва грунтовыми водами предусматривается каптаж выклинивающихся грунтовых вод и отвод воды в тальвег оврага по бетонным лоткам.

На отдельных незакрепленных участках склонов с большой крутизной намечается уполаживание откосов оврагов с заложением 1:2 и укрепление их одерновкой и посадками деревьев и кустарников. Для посадок по склону рекомендуется применять древесно-кустарниковые породы с широко развитой корневой системой, способной проникать на большую глубину.

В качестве профилактических мероприятий необходимо в оврагах применять организационные ограничения: запрещение вырубки леса, выпас скота.

Быстрее размываются глинистые грунты. Росту оврагов способствует: физические свойства грунтов, отсутствие растительности на водоразделах и склонах, неровности рельефа, наличие трещин в толще грунта, деятельность человека, большое количество выпадающих атмосферных осадков. Являются природной дренажной системой. Отрицательное воздействие: затрудняется планировочное решение города, происходит потеря ценных земель, сложность прокладки инженерных коммуникаций, затрудняется связь между отдельными частями города, необходимость возведения мостов и земляных дамб, разрушаются здания и сооружения в момент развития оврагов, чрезмерно осушаются приовражные территории, что отрицательно влияет на зеленые насаждения, ущерб городскому хозяйству. Верховье оврага – исток. Устье – место его впадения в водоем. Базис эрозии – глубина оврага, определяемая уровнем воды в водоеме. Лощина – долина с пологими склонами. Балка – лощина заросшая травой.

Виды оврагов: - донные: размыв идет по дну оврага; - береговые: размываются боковые склоны балок или рек.

По конфигурации:

- ствольные; - разветвленные: чаще два ствола с общим устьем; - древовидные: сложная конфигурация и большие площади.

По характеру процесса:

- действующие; - затухающие;

- засыпанные.

Мероприятия по защите от оврагов проводят в четыре стадии:

1 стадия: поверхностный водоотвод, заравнивание промоин, посадка трав (прекращение вырубки).

2 стадия: те же мероприятия, но в большем объеме, укрепление дна и устройство конструкции, задерживающих твердые фракции.

3 стадия: те же мероприятия, а так же устройство продольных плитневых оград с забивкой их землей, облесение склонов.

4 стадия: посев трав, кустарников и деревьев. Лесопосадки: расстояние от бровки оврага до лесополосы 4-5 м, ширина приовражной лесополосы 12-24 м, в вершинах оврага ширина лесополосы в 1,5 раза больше чем основная. Требования при выборе растений: развитая коревая система, неприхотливость и производительность, вегетативное размножение. В глубоких оврагах середину дна от 1,5 до 3 м следует оставлять не облесенной, верхние и средние части склонов сложны для посадок из-за отсутствия питательных веществ и чрезмерной сухости, специальные мероприятия для защиты лесопосадок.

Искусственные сооружения

Для борьбы с оврагами используются гидротехнические сооружения. Водозадерживающие сооружения: валы-каналы, террасы, валы-террасы. Их задача – задержание поверхностного стока. Водонаправляющие сооружения: водонаправляющие валы, валы-распылители, каналы-распылители. Их задача регулировать водные потоки, путем изменения их направления и распыления. Водосбросные: быстротоки, перепады и водосбросы. Водосбросы делятся на шахтные, трубчатые и консольные. Их задача обеспечить безопасный и организованный сброс вод на дно оврагов. Донные сооружения: донные запруды, донные перепады и пороги. Их задачи: уменьшение скоростей потока, повышение шероховатости русла, задержание продуктов выноса в пределах оврага, расширение дна оврага, прекращение дальнейшего размыва и углубление дна.

Page 18

Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Засыпка или намыв. Наиболее эффективна засыпка на оврагах каньонного типа. Начинается засыпка с верховых участков, засыпают ярусами с послойным уплотнением. Обязательно по дну прокладывается водосборная труба (водосборный коллектор, а иногда дренажный коллектор, если нужно понизить УГВ на прилегающих территориях).

Организация поверхностного стока – устраивается во всех случаях. Эффективны головные дренажи.

Варианты использования оврагов для градостроительных целей: сохранение оврага и исключение территории из общей площади города, проведение мероприятий для стабилизации оврага и исключение территории, использование заовраженных территорий после проведения специальных мероприятий, использование территорий после проведения обычных мер по благоустройству; сооружение парков и садов, искусственные водоемы, устройство зданий и сооружений (после стабилизации и при крутизне склонов не более 200‰), городская магистраль.

Причины оврагообразования

С геологической точки зрения образование оврагов является следствием струйчатой эрозии, вызванной периодической деятельностью воды. Во время снеготаяния и обильных дождей потоки поверхностных вод постепенно образуют на склонах поверхности вытянутые промоины — овраги, называемые еще депрессиями рельефа.

Явление размыва поверхности зависит от многих факторов, в первую очередь от геологического строения территории и интенсивности выпадения осадков. Наиболее сильному размыву подвержены лёссовидные и глинистые грунты. Отсутствие растительности и расчлененный рельеф усугубляет разрушительную деятельность воды. В развитии оврагов могут участвовать и грунтовые воды, которые вскрываются при врезании дна и склонов оврага в толщу водоносных пород. Грунтовые воды способствуют нарушению устойчивости откосов в местах выхода их на поверхность и, суммируясь с потоком поверхностных вод, дальнейшему интенсивному росту оврага.

Овраги могут быть следствием хозяйственной деятельности человека. Бессистемная разработка грунта на склонах и у их подножья, неорганизованный сброс отработанной воды, утечки из канализационных и водопроводных сетей являются причинами оврагообразования.

Рис. 50. Схемы продольного и поперечных профилей оврага:

а, б, в — соответственно верхняя, средняя и устьевая части с уклонами

Рост оврага в длину ограничен водоразделом в его вершине и базисом эрозий в нижней части — отметкой дна, равной горизонту воды водоема в устье.

Продольный профиль дна оврага имеет неодинаковый уклон. Его величина уменьшается от вершины к устью (рис. 50). В верхней части дно оврага почти отвесно, а поперечное сечение представляет щель, расширяющуюся кверху. В средней части продольный уклон еще достаточно велик, а поперечное сечение имеет трапециевидную форму. В нижней части продольный уклон уменьшается по сравнению со средней частью, достигая минимальных величин в устье. Поперечное сечение на низовом участке сохраняет форму трапеции, боковые склоны уполаживаются и могут приближаться к устойчивому очертанию.

Параметры продольного и поперечного профиля зависят от стадии развития оврага. Затухшие, рост которых закончен, характерны стабильными размерами сечения и обычно покрыты растительностью. Повторная активизация роста такого оврага возможна только при понижении базиса эрозии.

Наиболее опасны для прилегающей территории действующие овраги, особенно с крутыми склонами, лишенными растительности. В этих случаях происходит нарушение устойчивости склонов оврага, которое проявляется в виде оползней, обвалов .

Причинами потери устойчивости крутых склонов являются внутренние или внешние силовые воздействия, вызывающие нарушение естественного равновесия откоса. Эти воздействия могут быть связаны с размещением вблизи склона зданий и сооружений, изменением гидродинамических сил фильтрационных потоков, уменьшением пассивного давления подошвы склона и другими факторами.

В плане овраги образуют различные формы, соответствующие топографии местности. Нередко они имеют многочисленные боковые ответвления—отвершки, представляющие собой овраги в начальной стадии развития.

Градостроительная оценка территорий с оврагами и задачи инженерной подготовки

Наличие оврагов на территории города характеризует территорию как неблагоприятную или особо неблагоприятную для градостроительных целей. Только при незначительном числе оврагов, малой глубине их (до 3 м) и пологих склонах, а также при полном исключении возможности развития и роста оврагов территория города может быть признана благоприятной для строительства и жизни города.

С градостроительной точки зрения наличие оврагов на территории города, развитие сети и рост отдельных оврагов являются крайне нежелательными по целому ряду причин, к числу которых в первую очередь следует отнести:

а) расчленение территории города, осложняющее его планировочное решение;

б) осложнение в связях между районами, с центром города и притягивающими центрами (культурными, спортивными и др.);

в) наличие в селитебной территории города неудобных и исключаемых из использования территорий, что не может не отражаться на экономике проектирования, строительства и эксплуатации города;

г) необходимость сооружения мостов и других сооружений в связи с переходом оврагов,

д) возможное разрушение зданий, сооружений, дорог и подземных коммуникаций города при росте оврагов и приближения их к этим сооружениям;

е) осушение территории, прилегающей к оврага вызывающее понижение влажности почвы (обсыхание), что плохо отражается на росте зеленых насаждений, а иногда и на устойчивости зданий и сооружений (изменение условий естественного основания);

ж) засорение русел рек и долин выносами грунта из оврагов.

При проектировании городов, в процессе решения вопросов планировки и застройки условия существования и использования оврагов изучаются в вариантах:

а) выделения территорий с оврагами, неудобных для застройки или иного использования вследствие крайне неблагоприятных условий, и исключаемых из общей площади города с сохранением оврагов в их естественном состоянии;

б) признания оврагов непригодными для градостроительных целей и исключения территории с оврагами из общей площади города с обязательным проведением мероприятий по инженерной подготовке, исключающих возможность роста и развития оврагов, опасных для зданий и сооружений, располагаемых вблизи этих оврагов;

в) установления возможности использования оврагов в градостроительных целях с обязательным выполнением специальных мероприятий по инженерной подготовке территорий с оврагами, в частности полной засыпки;

г) установления возможности использования оврагов в градостроительных целях без специальных мероприятий, с проведением обычных мер по благоустройству территорий.

Общие задачи инженерной подготовки территорий с оврагами включают:

а) предотвращение оврагообразования на территории города, а также на его резервных землях;

б) ликвидацию оврагов, наиболее опасных для зданий и сооружений города или затрудняющих осуществление планировочных решений;

в) борьбу с растущими оврагами, имеющую целью сохранение существующего положения (формы и размеры, стабильность склонов и т. д.);

г) инженерную подготовку территории оврагов к использованию их в градостроительных целях.

Характер и объем мероприятий определяются в зависимости от расположения оврагов на территории города. В сложившейся и застроенной части города мероприятия носят характер капитальных работ по ликвидации оврагов или при возможности и целесообразности градостроительного использования их обеспечения стабильности, т. е. приостановления роста оврагов, и мероприятий по инженерной подготовке и благоустройству таких территорий.

На вновь осваиваемых территориях мероприятия такого характера устанавливаются при планировочном решении городской территории, т. е. в генплане города. В зависимости от назначения и использования территорий с оврагами решаются вопросы их инженерной подготовки.

При развитой сети оврагов целесообразно составление специальной карты города с показанием всех оврагов и характеристикой каждого из них. На той же карте могут быть указаны мероприятия по инженерной подготовке и градостроительное использование каждого оврага.

Вопрос о рациональном использовании таких территорий решают на стадии разработки генерального плана города. Возможны варианты освоения овражных территорий для парков, зеленых зон, спортивных площадок, гаражей, водоемов и прокладки транспортных и подземных коммуникаций, размещения складских, а в некоторых случаях и гражданских зданий. Целесообразность вариантов градостроительного использования территории увязывают с размерами оврагов, классификация которых по этому признаку предусматривает разделение на мелкие, средние и крупные (табл. 18).

Таблица 18

В верховьях неглубоких оврагов можно устраивать подземные гаражи и автостоянки. При крутизне откосов оврага до 20 % целесообразно размещать служебные помещения на предварительно спланированных террасах откоса.

В более глубоких средних и устьевых участках оврага с пологими склонами наиболее удобно создавать парки и сады.

Традиционным приемом использования оврагов, расположенных в городской черте, является прокладка транспортных магистралей по дну оврага, а в некоторых случаях устройство вводов железнодорожных линий с развязками и пересечениями в разных уровнях. Это создает наилучшие условия для увеличения скоростей сообщения автомобильного транспорта, безопасного его движения, а также снижает уровень шума на прилегающей территории. В г. Нижний Новгород, например, по дну глубокого оврага, находящегося в центре города, проложена городская магистраль, которая связывает верхнюю и нижнюю части города.

По дну оврагов удобно прокладывать инженерные коммуникации, однако глубокие овраги для этой цели использовать не рекомендуется, поскольку при большой разности отметок прилегающей территории и дна оврага усложняются условия присоединения разводящей сети к магистральным коллекторам.

Состав мероприятий и конструкций используемых сооружений при инженерной подготовке территорий зависят не только от функционального использования территории, но и от того, где находится овраг; в городской черте или пригородной зоне. Меры защиты осуществляют как на прилегающей территории, так и в самом овраге.

Мероприятия на прилегающей территории позволяют устранить или уменьшить влияние основного фактора, вызывающего развитие оврага путем организации поверхностного стока и каптажа грунтовых вод.

В пределах оврага стабилизируют склоны и дно, подготавливая его к градостроительному использованию. Состав и особенности таких работ зависят от развития процесса оврагообразования, глубины, ширины и крутизны склонов оврага на верховом, среднем и устьевом участках.

Для оврагов, расположенных в черте города, в первую очередь организовывают поверхностный сток на прилегающей территории, предусматривая исключение сброса дождевых вод в овраг за счет обгонных водоотводящих систем, а при необходимости проектируют и дренажные устройства. Одновременно планируют склоны оврага, делая их более пологими, сопровождая вертикальную планировку защитой склонов от водной и ветровой эрозии.

При высоте откосов более 5-6 м по соображениям обеспечения устойчивости устраивают бермы ширину которых принимают не менее 2 м. Нередко бермы используют в качестве пешеходных дорожек, тогда их ширину назначают в соответствии с требованиями горизонтальной планировки. Поперечный уклон берм проектируют в сторону водоотводного лотка, а его размещают у основания вышележащего склона.

К террасированию склонов прибегают в тех случаях, когда на склонах оврага размещают здания (схема в). Уполаживание и террасирование склонов обычно сочетается с креплением их поверхности. Для этого на склонах сеют травы, укладывают дерн, сажают деревья, а на некоторых участках применяют каменные материалы.

Поперечное сечение оврага засыпают частично, когда по его дну проектируют дороги или другие инженерные сооружения (рис. 51, а, б).

Рис. 51. Варианты инженерной подготовки оврагов:

Page 19

При такой частичной ликвидации оврага глубину засыпки назначают с учетом нормативных продольных уклонов дорог, пешеходных дорожек и нормальных условий размещения и эксплуатации подземных коммуникаций.

Поперечное сечение оврага засыпают полностью, как правило, лишь в верховой части, где склоны круты, а ширина поверху незначительна (рис. 34, г).

При необходимости засыпают и боковые ответвления — отвершки. Ликвидация оврага должна быть обоснована технико-экономическими расчетами на основе анализа различных вариантов планировочного решения и соответствующего этим вариантам метода инженерного освоения овражных территорий.

Обычно полная ликвидация оврага вызвана строительством в непосредственной близости от бровки оврага капитальной застройки, так как для размещения зданий засыпанные овраги используют редко. Это объясняется рядом причин. Во-первых, даже при наличии оптимального гранулометрического состава засыпки и использования метода регулирования здания приходится возводить на свайных фундаментах. Во-вторых, стабилизация насыпного грунта требует времени, а при сухой укладке — еще и предварительного уплотнения. В-третьих, при замыве оврага нельзя полностью исключить возможность обрушения склонов, особенно сложенных глинистыми грунтами.

Приближение зданий к бровке уположенного откоса или засыпанного оврага ограничивают безопасным расстоянием. Это расстояние назначают не менее 20 м от бровки уположенного до устойчивого состояния откоса. На засыпных — определяют аналогично, т. е. расстояние исчисляют от вероятной линии уположенного откоса, положение которой легко установить, зная требуемый угол а.

Когда овраг находится на резервной территории города и ее освоение намечают на далекую перспективу, практикуют частичную или полную засыпку строительным, а иногда и бытовым мусором. Размещение таких свалок возможно, если обеспечен санитарно-защитный разрыв от застройки не менее 500 м, а засыпка мусором допустима после согласования с органами санитарного надзора. Использование для градостроительных нужд оврагов, засыпанных мусором, возможно после полного его обезвреживания, по прошествии 10-20 лет, поэтому такой метод ликвидации оврагов нельзя считать перспективным.

Поверхностный сток в овраге организовывают, собирая ливневые воды системой лотков, расположенных на бермах или по дну, и отводя их в места сброса. На засыпанных участках оврага предварительно укладывают дождевой, а при необходимости и дренажный коллектор.

Для защиты от размыва лотки открытой системы укрепляют, а их поперечное сечение определяют с учетом пропуска расчетных расходов и создания неразмывающих скоростей.

В отдельных случаях по планировочным или техническим соображениям приходится сбрасывать в овраг поверхностные воды с прилегающей территории. Тогда по дну оврага проектируют комплекс специальных водопропускных устройств (рис. 52). В вершине оврага предусматривают быстротоки или ступенчатые перепады с водобойными колодцами. На этом участке защиту дна от размыва можно устраивать с помощью мощения камнем или облицовкой плитами по предварительно спланированной поверхности. Такое решение приемлемо на ранних стадиях развития оврага, когда «врезание» его дна в толщу грунтов только начинается.

Рис. 52. Устройства, предотвращающие овражную эрозию:

а, б, в — верхняя, средняя и устьевая часть оврага; 1 — застройка; 2 — водосточный коллектор; 3 — многоступенчатый перепад; 4 — бетонное крепление склона; 5 — запруда; 6 — водоотбойное мощение; 7 — травяной покров и кустарники у подошвы склона

На более пологих участках в средней части дна оврага проектируют запруды и водобойное крепление. Эти устройства являются малыми гидротехническими сооружениями, выполняющими противоэрозионную роль. Их параметры определяются соответствующими расчетами. Водосливные запруды, расположенные поперек потока, позволяют уменьшить скорость воды и уполаживают дно за счет аккумуляции наносов между искусственно созданными преградами.

Запруды представляют собой сооружения высотой 0,5-1,5 м. Это одно- и двухрядные фашинные или каменные стенки. Промежутки между ними заполняют мятой глиной, камнем или фашинами. В ответственных случаях используют и стены из шпунтового ряда свай.

Наиболее капитальные — бетонные и железобетонные запруды. Их делают монолитными или собирают из сборных деталей — железобетонных плит. Участки между запрудами заполняют утрамбованной глиной, камнем или фашинами.

Для защиты дна от размыва на участке за запрудами создают водобойные крепления, которые устраивают длиной не менее 2,5 м. Их выполняют из каменной наброски или бетонных плит. Если высота запруд невелика, то водобойные крепления могут быть облегченными, так как размывающая сила потока не столь велика, как при высоких запрудах. Здесь достаточно устроить хворостяную выстилку по слою утрамбованной глины, обжимаемой ивовыми кольями. Подошвы откосов также закрепляют; укладывают плиты или сажают кустарник.

В устьевой части дна оврага, там, где продольные уклоны по дну незначительны, для закрепления достаточно использовать посадку кустарников у подошвы склона и посев трав в зоне движения потока.

В пригородах на прилегающей к оврагу водосборной площади проводят лесомелиоративные работы в сочетании с устройством простейших гидротехнических сооружений. Все это включает посадку защитных лесополос и создание системы нагорных перехватывающих и водоотводящих канав. На обрабатываемых сельскохозяйственных землях в первую очередь проводят агротехнические и лесомелиоративные мероприятия. Если же они неэффективны, то дополнительно проектируют земляные гидротехнические сооружения.

К ним относят горизонтальные и наклонные валы-террасы, водозадерживающие и водоотводящие валы-канавы, распылители стока. Валы-террасы создают для сокращения скорости cтокa поверхностных вод и одновременного уменьшения уклонов на склонах. Террасы размещают поперёк движения воды вдоль горизонталей рельефа, обычно на обрабатываемых сельскохозяйственных угодьях с уклонами поверхности 3-80. Вдоль вала-террасы проектируют залуженный водосброс для излишней воды.

Рис. 53. Противоэрозионные гидротехнические сооружения:

1— водозадерживающий или водоотводящий вал; 2 — граница уполаживания склона; 3 — донный водовыпуск; 4 — водоотводящий вал; 5 — водосбросное сооружение; 6 — распылитель (земляной вал); 7 — лоток (выемка)

Для отвода дождевых вод проектируют водозадерживающие валы, которые располагают у вершины оврага (рис. 53, а) или несколько ниже. Многорядная система валов, размещенных выше вершины оврага, связана с потерей больших площадей. Очевидные преимущества с этой точки зрения имеет устройство одного вала по схеме б, задерживающего большие объемы стока.

Водозадерживающие валы особенно эффективны, когда имеются глубокие, сильно разветвленные овраги с крутыми откосами, а склоны водосборной площади равномерно, амфитеатром спускаются к оврагу. Тогда размещают дугообразные в плане валы, охватывающие вершину оврага. Такие валы трассируют по горизонталям, обеспечивая задержание всего стока, направляющегося к вершине, и исключая, таким образом, необходимость устройства дорогостоящих креплений вершины.

Следует иметь в виду, что водозадерживающие валы играют вспомогательную роль в регулировании стока на прилегающей территории, поэтому их проектируют в сочетании с противоэрозионными мероприятиями на откосах оврага.

Водоотводящие валы-канавы применяют для перехвата и отвода поверхностных вод от оврагов с большим числом ответвлений.

Рис. 54. Поперечные профили водозадерживающих и водоотводящих валов-канав: а — треугольный; б — трапециевидный;

1 — земляной вал; 2 — прудок-канава; 3 — расчетный уровень воды в прудке; 4 — уровень поверхности территории

Размещение их в плане определяется топографическими особенностями территории (рис. 36). Поперечное сечение водозадерживающих и водоотводящих валов-канав может быть двух вариантов (рис. 54). Параметры сечения определяют специальным расчетом для ливневого стока 10 %-ной обеспеченности. При этом отметку гребня проектируют обычно не менее, чем на 0,2 м выше расчетного уровня воды при расходах до 1 м3/с, если расходы стока находятся в пределах 1-10 м3, превышение делают не менее 0,4-0,5 м.

Опыт строительства и эксплуатации валов показал, что наиболее целесообразны широкие валы-ложбины с пологими откосами имеющие глубину Нп 0,5-0,6 м и ширину по дну 1,0-1,5 м. Такие земляные сооружения, расположенные обычно на сельскохозяйственных землях, не создают трудностей для прохождения механизмов и хорошо сохраняются при обработке полей.

Продольный уклон канав назначают по тем же принципам, что и открытой дождевой сети: скорость стекания воды вдоль вала должна быть менее критической размываемой и исключать заиление. Если канавы имеют большую протяженность, то их поперечное сечение, определяемое расчетом, делают переменным по длине. По мере увеличения водосборной площади поперечное сечение канавы увеличивают, и лишь при небольших расходах (до 1 м3/с) канавы могут иметь постоянные размеры поперечного сечения.

При пересечении канавами глубоких ложбин необходимо обеспечить безопасный сброс воды из образующихся в ложбине прудков, поэтому в таких случаях проектируют заужение дна канав, а в тело земляного вала закладывают дренажную призму.

Распылители стока представляют собой простейшее земляное сооружение (валик) с параллельно расположенным лотком, перегораживающее ложбину под углом 45° (рис. 54, г). Такие сооружения позволяют рассредоточить водный поток и ослабить его разрушительную (размывающую) силу.

При проектировании распылителей определяют длину валиков и выемок, их размещение на местности и конструктивные элементы. Специальных расчетов при этом не требуется, так как параметры зависят от ширины и глубины естественной ложбины или других препятствий, вызывающих концентрирование стока.

Рассмотренные выше водоотводящие сооружения проектируют комплексно. Они в сочетании с другими мероприятиями составляют общую систему регулирования поверхностного стока на прилегающей территории.

Рис. 55. Размещение лесопосадок в сочетании с водоотводящими валами-канавами

Так, защитные лесопосадки, размещенные поперек стока, способны повлиять на его регулирование и задержать эрозионные процессы. Правда, как единственное противоэрозионное мероприятие, они чаще всего неэффективны, но в сочетании с валами-канавами и другими водоотводящими сооружениями дают соответствующий эффект (рис. 55). Ширину приовражных лесополос определяют, учитывая противоэрозионный эффект леса и условия рационального использования приовражной территории.

В состав элементов водоотводящих систем входят устраиваемые в оврагах головные, донные и русловые противоэрозионные сооружения, аналогичные применяемым в городе. Однако их конструкции выполняют из менее дорогостоящих материалов. Например, быстротоки устраивают из хвороста или фашин, реже — камня, а запруды делают из простейших конструкций.

К закреплению склонов оврага на пригодных территориях прибегают в тех случаях, когда необходимо в короткий срок предотвратить его разрушение. Тогда предварительно путем срезки верхней части и перемещением грунта в нижнюю планируют устойчивый откос. Для закрепления склонов используют многолетние травы, дерн, плетни и камень, в некоторых случаях даже хворост.

Террасирование склонов оврага на природных территориях экономически целесообразно в случае использования террас под лесные и плодовые насаждения, что высвобождает площади равнинных земель под посев других сельскохозяйственных культур.

Page 20

Для инженерной защиты зданий и сооружений от карста применяют следующие противокарстовые мероприятия или их сочетания:

- планировочные;

- водозащитные и противофильтрационные;

- геотехнические (укрепление оснований);

- конструктивные;

- технологические;

- эксплуатационные.

Противокарстовые мероприятия должны:

- предотвращать активизацию, а при необходимости и снижать активность карстовых и карстово-суффозионных процессов;

- исключать или уменьшать в необходимой степени карстовые и карстово-суффозионные деформации грунтовых толщ;

- предотвращать повышенную фильтрацию и прорывы воды из карстовых полостей в подземные помещения и горные выработки;

- обеспечивать возможность нормальной эксплуатации территорий, зданий, сооружений, подземных помещений и горных выработок при допущенных карстовых проявлениях.

Планировочные противокарстовые мероприятия должны обеспечивать рациональное использование закарстованных территорий.

В состав планировочных противокарстовых мероприятий входят:

- Специальная компоновка функциональных зон, трассировка магистральных улиц и сетей при разработке планировочной структуры с максимально возможным обходом карстоопасных участков и размещением на них зеленых насаждений;

- Разработка инженерной защиты территорий от техногенного влияния строительства на развитие карста;

- Расположение зданий и сооружений на менее опасных участках, как правило, за пределами участков I-II категорий устойчивости относительно интенсивности карстовых провалов , а также за пределами участков с меньшей интенсивностью (частотой) образования провалов, но со средними их диаметрами больше 20 м .

Водозащитные и противофильтрационные противокарстовые мероприятия обеспечивают предотвращение опасной активизации карста и провальных явлений под влиянием техногенных изменений гидрогеологических условий в период строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Основным принципом проектирования водозащитных мероприятий на закарстованных территориях является максимальное сокращение инфильтрации поверхностных, промышленных и хозяйственно-бытовых вод в грунт.

К водозащитным мероприятиям относятся:

- тщательная вертикальная планировка земной поверхности и устройство надежной ливневой канализации с отводом вод за пределы застраиваемых участков;

- мероприятия по борьбе с утечками промышленных и хозяйственно-бытовых вод, в особенности агрессивных;

- недопущение скопления поверхностных вод в котлованах и на площадках в период строительства, строгий контроль за качеством работ по гидроизоляции, укладке водонесущих коммуникаций и продуктопроводов, засыпке пазух котлованов.

При проектировании водохранилищ, водоемов, каналов, шламохранилищ, систем водоснабжения и канализации, дренажей, водоотлива из котлованов, горных выработок и др. должны учитываться гидрологические и гидрогеологические особенности карста. При необходимости применяют противофильтрационные завесы и экраны, регулирование режима работы гидротехнических сооружений и установок и т.д.

К геотехническим мероприятиям относятся:

- тампонирование карстовых полостей и трещин, обнаруженных на земной поверхности, в котлованах и горных выработках (шурфах, штольнях и т.д.);

- закрепление закарстованных пород и (или) вышезалегающих грунтов инъекцией цементационных растворов или другими способами;

- опирание фундаментов на надежные незакарстованные или закрепленные грунты.

С целью опирания на надежные грунты применяют:увеличение глубины заложения фундаментов, забивные, бурозабивные или буронабивные сваи, другие фундаменты глубокого заложения, замену ненадежных грунтов и другие мероприятия.

Технологические противокарстовые мероприятия включают: повышение надежности технологического оборудования и коммуникаций, их дублирование, контроль за давлением в коммуникациях и утечками из них, обеспечение возможности своевременного отключения аварийных участков и т.д.

В состав эксплуатационных противокарстовых мероприятий (мониторинга) входят:

- постоянный геодезический контроль за оседанием земной поверхности и деформации зданий и сооружений;

- наблюдения за проявлениями карста, состоянием грунтов, уровнем и химическим составом подземных вод;

- переодическое строительное обследование состояния зданий, сооружений и их конструктивных элементов;

- система автоматической сигнализации на случай появления недопустимых карстовых деформацией;

Page 21

Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений для различных линейных сооружений и коммуникаций (трубопроводов, ЛЭП, дорог, аэродромов, линий связи).

Противопучинные мероприятия применяют в случае, если устойчивость сооружения, рассчитываемая на действие сил пучения, не компенсируется нагрузкой от сооружения, а также при необходимости уменьшения пучения или полном его устранении.

При промерзании грунта пучение частично компенсируется усадкой грунта немерзлой зоны, а при оттаивании грунта происходит опускание поверхности за счет осадки грунта.

Морозное пучение грунтов проявляется в следующих случаях:

- сезонное и многолетнее пучение грунтов основания на контакте с инженерными сооружениями, обычно с их фундаментами, приводящие к возникновению нормальных и касательных сил пучения, определяющих деформации сооружений;

- пучины на дорогах, естественных грунтов оснований и искусственных грунтов дорожного полотна, проявляющиеся в виде сезонных бугров различной формы и размеров.

Требования к мероприятиям для защиты от морозного пучения грунтов.Данные мероприятия подразделяют на следующие виды:

- инженерно-мелиоративные (тепломелиорация и гидромелиорация);

- конструктивные;

- физико-химические (засоление, гидрофобизация грунтов и др.);

- комбинированные.

Тепломелиоративные мероприятия заключаются в теплоизоляции фундамента; прокладка вблизи фундамента по наружному периметру подземных коммуникаций, выделяющих в грунт тепло.

Гидромелиоративные мероприятия сводятся к понижению уровня грунтовых вод, осушению грунтов в пределах сезонно-мерзлого слоя и предохранению грунтов от насыщения поверхности атмосферными и производственными водами. Применяют открытые и закрытые дренажные системы (лотки, канавы, трубы).

Конструктивные противопучинные мероприятия предусматривают:

- для снижения усилий, выпучивающих фундамент;

- для заанкерирования фундаментов в талых и мерзлых грунтах, залегающих глубже сезонно-промерзающего слоя;

- для приспособления фундаментов и наземной части сооружения к неравномерным деформациям пучинистых грунтов.

Для снижения касательных сил пучения следует:

- проектировать сооружения на столбчатых и свайных фундаментах;

- уменьшать число отдельно стоящих опор фундаментов с целью увеличения нагрузки на каждую опору;

- уменьшать сечение столбчатых фундаментов и свай в пределах промерзающего слоя;

- устраивать у железобетонных фундаментов наклонные боковые грани (10 – 20), обеспечивающие увеличение сопротивления фундамента действию касательных сил пучения.

Для приспособления конструкций фундаментов и наземной части зданий к неравномерным деформациям пучинистых грунтов следует применять:

- устройство в каменных стенах и фундаментах железобетонных поясов;

- устройство осадочных швов в сооружениях;

- устройство под зданием (сооружением) сплошных подсыпок из непучинистых грунтов (песок, гравий, щебень).

Физико-химические противопучинные мероприятия сводятся к специальной обработке грунта вяжущими и стабилизирующими веществами.

При необходимости в проекте следует предусматривать проведение наблюдений (мониторинга) для обеспечения надежности и эффективности применяемых противопучинных мероприятий. Наблюдения должны проводиться за влажностью грунта, режимом промерзания грунта, пучением и деформацией сооружений в предзимний и в конце зимнего периода.

Контрольные вопросы по 3-му разделу

1. Мероприятия по защите территории от подтопления.

2. Мероприятия по защите территории от затопления.

3. Противооползневые и противообвальные мероприятия по защите территории

4. Инженерные мероприятия по борьбе с оврагами

5. Противокарстовые мероприятия

Рекомендации по устройству инженерных сооружений

Подпорные стены

В условиях строительства гражданских зданий подпорные стены назначаются для ограждения террас, уступов планировки и ограждения котлованов на время производства работ.

Подпорные стены, в том числе служащие ограждениями котлованов, в зависимости от их конструкции классифицируют на:

- гравитационные, устойчивость которых обеспечивается собственным весом конструкций и грунта засыпки. К гравитационным относятся массивные, уголковые и ячеистые подпорные стены;

-гибкие, устойчивость которых обеспечивается заделкой в грунтовом массиве, анкерными и распорными конструкциями. К гибким относятся «стены в грунте», шпунтовые ограждения котлованов и ограждения из свай и профильных прокатных элементов;

- комбинированные, представляющие собой сочетание первого и второго вида.

Конструктивные схемы подпорных стен должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость в целом, а также отдельных его элементов на всех стадиях возведения и эксплуатации.

При проектировании подпорных стен следует учитывать:

- технологические особенности возведения и последовательность строительных операций;

- возможность использования анкерных или распорных конструкций;

- изменения физико-механических характеристик грунтов, связанные с процессами бурения, забивки и другими технологическими воздействиями;

- необходимость обеспечения требуемой водонепроницаемости конструкций;

- необходимость передачи на конструкцию вертикальных нагрузок;

- возможность применения конструктивных решений и мероприятий по снижению давлений на подпорные стены (разгружающих элементов, геотекстиля, армогрунта и пр.).

Рис. 56. Подпорная стенка со слезником:

1 - песчаная засыпка; 2 - глинистый грунт

Рис. 57. Схемы устройства подпорных стен:

а – из монолитного железобетона; б - из сборных (бетонных) блоков; 1 - песчаная или щебеночная подушка; 2 - подпорная стена; 3 - строительный наклон; 4 - засыпка песком; 5 - гидроизоляция;

6 - дренаж; 7 - дренажные отверстия; 8 - естественный грунт

Подпорные стены проектируются массивные, тонкие и заделанные в основание или уголковые (рис 56, 57). С целью лучшего использования материала сечения массивных и уголковых стен следует назначать сужающимися кверху или уступчатыми.

Подпорные стены ограждения котлованов на время производства работы рекомендуется делать, как правило, из металлического шпунта с последующим извлечением. Ограждение котлованов, оставляемое в грунте, можно делать их железобетонных шпунтовых свай (шпунта) или выполнять способом «стена в грунте».

При небольшой глубине котлованов ограждение может быть назначено из деревянного шпунта.

Подпорные стены, ограждающие подвалы зданий, являющиеся часть фундаментов, рекомендуется делать из сборных бетонных блоков или панелей с облицовкой в пределах цоколя.

Подпорные стены, ограждающие стилобаты, террасы и уступы планировки, целесообразно предусматривать из монолитного бетона или железобетона или сборными из бетонных стеновых блоков (фундаментных). Сборные стены из бетонных блоков могут иметь армирование в швах, в зависимости от расчетной схемы.

Подпорные стены, имеющие архитектурное оформление в виде облицовки естественными или искусственными плитами, рекомендуется делать из монолитного железобетона.

Расчет подпорных стен производится по первой и второй группам предельных состояний.

Расчеты подпорных стен и их оснований по первой группе предельных состояний должны включать проверку:

- устойчивости положения стены против сдвига, опрокидывания и поворота;

- устойчивости, несущей способности и прочности основания;

- прочности элементов конструкций и узлов соединения;

- несущей способности анкерных элементов по материалу и грунту;

- прочности и устойчивости распорных элементов;

- фильтрационной устойчивости основания.

В проекте следует назначать строительный наклон стены обычно в сторону засыпки, который по верху стены должен быть не менее 20 мм.

Конструкция подпорных стен.Температурные швы в подпорных стенах назначаются в зависимости от конфигурации в плане, но не реже, чем через 40 м.

Все вертикальные швы кладки подпорных стен из бетонных блоков должны быть тщательно заполнены раствором. Со стороны гидроизоляции швы необходимо затирать цементным раствором, углы уступов и в поворотах стены закруглять; при оклеечной изоляции радиус закругления должен быть не менее 100 мм, при обмазочной – 50 мм.

Облицовка поверхностей плитами из естественного камня или керамики по фасаду должна иметь горизонтальные и вертикальные швы толщиной не более 10 мм с полным заполнением раствором швов и пространства между плитами и конструкцией стены, которое должно быть более 10 мм.

Для подземных сооружений, возводимых способом «стена в грунте», инженерно-геологическое строение и гидрогеологические условия площадки должны быть изучены на глубину не менее чем на 10 м ниже подошвы стены.

Проектом должны быть предусмотрены работы по очистке дна траншей от шлама разрабатываемого грунта и раствора глины, а также возможных вывалов грунта. В случае необходимости (траншейные фундаменты и др.) проектом должно быть предусмотрено уплотнение грунта основания втрамбовыванием щебня или бетонной смеси класса В10.

При расчете стен подземных помещений и фундаментов, устраиваемых способом «стена в грунте», учитываются нагрузки и воздействия, возникающие в условиях строительства и эксплуатации возводимых сооружений, а также от сооружений, расположенных вблизи от них.

В процессе проектирования «стен в грунте», кроме расчета по несущей способности и деформациям, должны производиться: подбор состава глинистого раствора в соответствии с требованиями «Руководства по расчету «стен в грунте», определение допустимой длины одновременно отрываемого участка (захватки) траншей и устойчивости ее стен.

Длина захватки траншей назначается из условий устойчивости массива грунта, прилегающего к траншее, от нагрузок, расположенных на поверхности грунта, и фундаментов соседних сооружений расположенных в пределах призмы обрушения.

Устойчивость стен траншей в случае необходимости может быть обеспечена за счет повышения плотности глинистого раствора, разница уровней раствора и подземных вод, а также за счет уменьшения длины захватки.

4.2. Конструкция «стен в грунте».«Стены в грунте» могут проектироваться различного очертания в плане из монолитного или сборного железобетона, а также сборно-монолитные. Выбор типа производится на основании технико-экономического сопостовления вариантов.

Траншею при устройстве «стен в грунте» необходимо разбивать на отдельные захватки, отрываемые и бетонируемые с разрывами через одну. Рекомендуется назначать длину захватки 3-6 м.

Если грунт не меняет свои свойства при динамике, при устройстве «стены в грунте» вблизи существующих зданий или сооружений ее следует делать в виде секущихся свай. Разбуренные под глинистым раствором скважины должны немедленно заполняться бетонной смесью.

В качестве ограничителей захваток, в зависимости от конструкций стыка, рекомендуется принимать инвентарные стальные трубы, опускаемые в траншею на границе захватки и извлекаемые после укладки бетона или разграничительные железобетонные элементы, входящие впоследствии в состав стены.

Арматурный каркас должен иметь размеры: длину на 20-30 см меньше глубины траншей, толщину на 10-15 см меньше ширины траншей и ширину на 10 см меньше длины захватки между ограничителями. В каркасе должны быть предусмотрены проемы для установки бетонолитной трубы.

На чертежах конструкций, выполняемых способом «стена в грунте», кроме общих примечаний и указаний, должны быть приведены размеры захваток, плотность глинистого раствора, сроки заполнения захваток бетоном и другие требования, обеспечивающие прочность и жесткость сооружения.

Приемка готовых подземных частей сооружений и фундаментов, выполненных способом «стена в грунте», должны производиться с проверкой соответствия их показателей по прочности, устойчивости, сплошности и водонепроницаемости, предусмотренных в проекте.

Работы по устройству «стен в грунте» производятся с соблюдением на различных этапах строительства следующих требований:

- при устройстве форшахты расстояние между внутренними ее гранями должно быть больше ширины рабочего органа траншеекопателя на 100 мм;

- глубина траншеи проверяется по всей длине захватки и должна разрабатываться глубже проектной отметки на 200-250 мм;

- текущий контроль качества глинистого раствора производится не реже одного раза в смену с отбором проб раствора из траншеи;

- перед монтажом сборные железобетонные панели должны тщательно осматриваться и проверяться на их соответствие проекту.

Результаты каждой операции по контролю качества должны отражаться в соответствующих документах.

Грунтовые анкеры

Грунтовые анкеры – устройства для передачи растягивающих усилий на глубокие слои грунта. Анкеры применяются для закрепления: подпорных стен, шпунтовых ограждений и других целей.

Заделку анкеров не допускается осуществлять в торфах, илах, текучих и текучепластичных пылевато-глинистых грунтах.

Анкер состоит из заделки (корня), передающей усилие от закрепляемой конструкции на грунт, тяги – соединяющей закрепляемую конструкцию с заделкой и стопорного устройства (оголовка), закрепляющего анкер на конструкции (рис. 58).

Рис. 58. Схемы анкеров:

а – с разбуренным уширением; б - с инъекционным уширением

Анкеры подразделяются: по направлению тяги – наклонные и вертикальные; по способу образования скважин – буровые с проходкой скважин с обсадными трубами, под глинистым раствором, шнеком и с погружением обсадной трубы забивкой или вдавливанием; по способу устройства – инъекционные (скважина в зоне заделки заполняется цементным раствором под давлением), с разбуренным уширением и цилиндрические (скважина заполняется цементным раствором без избыточного давления); по материалу анкерных тяг – из стержневой и тросовой арматуры; по сроку службы – временные (до 2 лет) и постоянные.

Подпорные стены и ограждения котлованов могут быть закреплены одним или несколькими ярусами анкеров. Число ярусов, шаг, угол наклона, конструкция и размеры анкеров должны определяться расчетом в зависимости от высоты и конструкции закрепляемой стенки, грунтовых условий и несущей способности анкеров.

Тип анкера должен назначаться исходя из расчетной выдергивающей нагрузки, вида грунтов, условий производства работ, обеспеченности строительной организации необходимыми материалами и оборудованием, на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

Наклон анкеров назначается в зависимости от залегания слоя грунта, пригодного для размещения заделки анкера.

Расчет анкеров выполняется по первому предельному состоянию, исходя из заданной величины расчетной выдергивающей нагрузки, определяемой расчетом конструкции, удерживаемой от смещения анкерами.

Производится проверка несущей способности анкера по грунту, по прочности его узлов и стопорного устройства, закрепляющего тягу на конструкции. Установление несущей способности анкеров для стадии рабочей документации должно производиться по результатам испытаний их статистической нагрузкой.

Грунтовые анкеры, используемые для крепления подпорных стен и ограждений котлованов, подразделяют на временные (со сроком работы до двух лет) и постоянные.

Проектирование анкеров должно основываться на результатах статических расчетов системы «стена – грунтовый массив», в которых должна быть определена осевая нагрузка на анкеры с учетом требуемого числа ярусов анкеров, их расположения, углов наклона анкеров к горизонту и углов отклонения анкеров от нормали к стене.

При проектировании анкеров определяют: число анкеров в ярусе и их шаг; свободную длину анкерных тяг, обеспечивающую размещение заделки анкеров за пределами границы призмы обрушения; предварительную длину заделки анкеров, требуемую для восприятия проектных усилий; места для устройства опытных анкеров; число контрольных испытаний анкеров и порядок их выполнения. Уточняют усилия, на которые должны быть напряжены анкеры, после проведения контрольных и приемочных испытаний.

Контрольные вопросы по 4-му разделу

1. Назовите основные рекомендации по устройству подпорных стен.

2. Назовите основные рекомендации по устройству «стены в грунте».

3. Назовите основные рекомендации по устройству грунтовых анкеров. Заключение

При осуществлении инженерной защиты необходимо руководствоваться соответствующими законодательными и нормативными актами Российской Федерации и субъектов Российской Федерации.

Необходимость инженерной защиты определяется в соответствии с положениями Градостроительного кодекса Российской Федерации в части градостроительного планирования развития территории субъектов Российской Федерации, городов и сельских поселений:

- для вновь застраиваемых и реконструируемых территорий – в проекте генерального плана с учетом вариантности планировочных и технических решений;

- для застроенных территорий в проектах строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений с учетом существующих планировочных решений и требований заказчика.

Проектирование инженерной защиты следует выполнять на основе:

- результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-гидрологических, инженерно-гидрометеорологических и инженерно-экологических изысканий для строительства;

- планировочных решений и вариантной проработки решений, принятых в схемах (проекта) инженерной защиты;

- данных, характеризующих особенности использования территорий, зданий и сооружений как существующих.

При проектировании инженерной защиты следует обеспечивать (предусматривать):

- предотвращение, устранение или снижение до допустимого уровня отрицательного воздействия на защищаемые территории, здания и сооружения действующих и связанных с ними возможных опасных процессов;

- наиболее полное использование местных строительных материалов и природных ресурсов;

- производство работ способами, не приводящими к появлению новых и (или) интенсификации действующих геологических процессов;

- сохранение заповедных зон, ландшафтов, исторических объектов и памятников и т.д.;

- надлежащее архитектурное оформление сооружений инженерной защиты;

- сочетание с мероприятиями по охране окружающей среды;

Мероприятия по инженерной защите и охране окружающей среды следует проектировать комплексно, с учетом прогноза ее изменения в связи с постройкой сооружений инженерной защиты и освоения территории. При этом мероприятия инженерной защиты от разных видов опасных процессов должны быть увязаны между собой.

Инженерную защиту застроенных или застраиваемых территорий от одного или нескольких опасных геологических процессов следует осуществлять независимо от формы собственности и принадлежности защищаемых территорий и объектов, при необходимости предусматривать образование единой территориальной системы (комплекса) мероприятий и сооружений.

Выбор мероприятий и сооружений следует производить с учетом видов возможных деформаций и воздействий, уровня ответственности и стоимости защищаемых территорий, зданий и сооружений, их конструктивных и эксплуатационных особенностей.

В случае, когда сооружения и мероприятия инженерной защиты могут оказать отрицательное влияние на эти территории (заболачивание, разрушение берегов, образование и активизация оползней и др.), в проекте должны быть предусмотрены соответствующие компенсационно-восстановительные мероприятия.

В необходимых случаях в проекте следует предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры и устройство наблюдательных скважин, постов, геодезических реперов, марок и т.д. для наблюдения в период строительства и эксплуатации за развитием опасных процессов и работой сооружений инженерной защиты.

Уровень ответственности (класс) сооружений инженерной защиты следует назначать в соответствии с уровнем ответственности или классом защищаемых объектов.

Экономический эффект варианта инженерной защиты определяют размером предотвращенного ущерба территории или сооружению от воздействия опасных процессов за вычетом затрат на осуществление защиты.

Все проекты инженерной защиты должны содержать оценку возможных последствий техногенных воздействий на окружающую природную среду, основывающуюся на прогнозах динамики природных процессов: геодинамических, гидрологических, гидрохимических, геотермических, биологических, возникающих в результате воздействия затопления и подтопления, а также прогнозов изменений паразитологической ситуации.

При устройстве защитных сооружений допускается применять в качестве строительных материалов грунты и отходы производства, не загрязняющие окружающую природную среду.

В проектах строительства объектов инженерной защиты необходимо предусматривать централизованное водоснабжение и канализацию защищаемых населенных пунктов с учетом существующих гигиенических требований.

Содержание

Введение ……………………………………………………….…………..…3

1. Особенности проектирования и реализации инженерной подготовки территорий ………………………………………………………..…………………4

1.1. Общие вопросы…………………………………………...………..…..4

1.2. Учет основных факторов, влияющих на проектирование и реализацию мероприятий по инженерной подготовке…………………...4

1.3. Особые условия инженерной подготовки территорий……….…....17

1.4. Решение вопросов инженерной подготовки территорий на разных стадиях градостроительного проектирования …………………………….......…26

Контрольные вопросы по 1-му разделу……………………………………40

2. Вертикальная планировка территорий и организация стока поверхностных вод…………………………………………………..……………..41

2.1. Вертикальная планировка территорий…………………….……….….41

2.2. Методы и стадии проектирования………………………..……..……. 47

2.3. Инженерные сети на улицах города ………….……………………….55

2.4. Организация стока поверхностных вод ……………………………….57

2.4.1. Открытая дождевая сеть………………………………………...……60

2.4.2. Закрытая дождевая сеть………………………………………………63

Контрольные вопросы по 2-му разделу…………………...……………. 78

3. Инженерная защита территорий………………………………..………78

3.1. Факторы подтопления… ……………………………………………..78

3.2.Защита территорий и зданий от подтопления …… ………………….80

3.2.1. Состав мероприятий по защите от подтопления……………………82

3.2.2. Назначение дренажей…………………………………………………84

3.2.3. Типы дренажей……………………………………………………..…87

3.3.Защита территорий от затопления …………………………….……..100

3.3.1. Методы защиты территорий от затопления…………………….…101

3.3.2. Обваловывание территорий…………………………………………102

3.3.3. Укрепление берегов………………………………………...……….110

3.3.4. Искусственное повышение поверхности территории……………..113

3.3.5. Выбор мероприятий по инженерной защите от затопления….….121

3.4.Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов………………………...................................................127

3.4.1. Характеристики процессов………………………………………….127

3.4.2. Инженерная подготовка оползневых территорий………… …….145

3.4.3. Противооползневые и противообвальные сооружения и мероприятия……………………………………………………………………….164

3.5. Инженерные мероприятия по борьбе с оврагами …………..………169

3.6. Противокарстовые мероприятия……………………………………...188

3.7. Мероприятия для зашиты от морозного пучения грунтов………....190

Контрольные вопросы по 3-му разделу……………………………...…...191

4. Рекомендации по устройству инженерных сооружений……………..192

4.1 Подпорные стены………………………………………………………192

4.2. Конструкция «стена в грунте»………………………………………..196

4.3. Грунтовые анкеры…………………………………………..…….…...197

Контрольные вопросы по 4-му разделу……………………………...…...198

Заключение ……………………….…………………………………..……199

Литература………………………………………………………...………. 204

Проверить страницы

Литература

Page 22

На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим, поскольку набережные являются одним из доминирующих элементов городской среды.

Наиболее капитальным и обладающим высокими архитектурными свойствами является вертикальный тип в виде набережной стенки (рис. 39, а). Высокая стоимость такого типа берегоукрепления ограничивает его применение лишь условиями размещения в пределах плотной застройки и особой технической необходимости. Поэтому вертикальные стенки проектируют в центральных районах крупных городов и на особо ответственных участках реки. В остальных случаях устраивают откосные берегоукрепления, которые по сравнению с предыдущим типом отличаются простотой и невысокой стоимостью (рис. 39, б).

Рис. 39

Поперечный профиль береговой полосы проектируют по различным схемам в зависимости от ее градостроительного использования, рельефа местности и особенностей водоема.

По архитектурным требованиям высоту набережной ограничивают 5-6 м, поэтому, когда по условиям береговой полосы или уровенного режима необходима более высокая стенка, переходят на двухъярусный поперечный профиль (рис. 39, в). Городские набережные ограждают парапетами, железобетонными или металлическими решетками. Высоту ограждений принимают в пределах 0,9-1 м. Поверхность набережных облицовывают из камней морозостойких и невыветривающихся пород, но иногда оставляют в бетоне, учитывая при этом требования эстетики берегоукрепления.

Конструкции набережных

Конструкции набережных — стенок можно разделить на два основных типа: гравитационные и свайные. Набережные первого типа проектируют в виде массивной подпорной стенки или уголковой, более легкой конструкции. По экономическим соображениям область их применения ограничена основаниями, сложенными из прочных пород, затрудняющих внедрение свай.

Свайные набережные располагают на любых основаниях, кроме скальных, но чаще их используют в грунтах песчаных или глинистых. Описываемые конструкции состоят из тонких подпорных стенок (больверков) и свайных ростверков. Безанкерные больверки являются простейшим типом вертикального крепления берега. Свободная их высота (расстояние от дна водоема до верха стенки) обычно не превышает 3-4 м. При использовании в конструкции экранирующих и разгружающих устройств свободная высота стенки на благоприятных грунтах основания может быть повышена до 4,5-6 м.

При такой высоте рационально использовать заанкерованные конструкции больверков, что объясняется возможностью появления деформации в безанкерные стенках, особенно при размещении рядом с ними транспортных путей.

Низкие свайные ростверки широко используют в конструкциях городских набережных на реках и каналах, обнажающихся при низких уровнях водоема практически по всей высоте. Свободная высота набережных такого типа не превышает 5 м.

Рис. 40. Конструкции берегоукрепления:

1 — свайное поле; 2 — ростверк; 3 — вертикальная навесная панель; 4 — глухой парапет; 5 — монолитная стенка; 6 — дренаж; 7 — дренажный выпуск; 8 — каменная отмостка; 9 —песок; 10 — облицовка из камня; 11 — сборная стенка; 12 — илистые отложения; 13 — скальный грунт

Высокие свайные ростверки имеют много конструктивных разновидностей. Одна из наиболее распространенных показана на рис. 40, а. Ростверк, расположенный над горизонтом межени, устраивают без предварительного водоотлива, что объясняет широкое использование этой конструкции в городских набережных. Вертикальные усилия воспринимают сваи и шпунт, а горизонтальные — вертикальный навесной блок, являющийся одновременно ограждающей конструкцией.

Гравитационные стенки на естественном основании, изображенные на (рис. 40, б, в), устраивают, как правило, предусматривая предварительное возведение оградительных перемычек и водоотлива, что необходимо для выполнения строительных работ. В зоне водохранилищ такие стенки возводят до его заполнения водой или в период «сработки» уровня. Конструкции массивных монолитных бетонных и выложенных из камня (рис. 40, г) стенок применяют редко из-за того, что они не удовлетворяют современным требованиям индустриальности, но эти конструкции издавна использовали в портовом строительстве, речных и морских берегоукреплениях. Волноотбойные стенки устраивают обычно из массивного бетона с защищаемой от истирания лицевой гранью. Наружное очертание стенки принимают закругленной формы, обеспечивающей отбрасывание волновых всплесков в сторону моря.

Гравитационные стенки уголкового типа отличаются легкостью конструкции по сравнению с массивными (рис. 40, д и e). Их удерживают в устойчивом состоянии преимущественно за счет массы грунтовой засыпки, прижимающей горизонтальную часть уголка.

Конструкцию берегоукрепления рассчитывают на устойчивость и прочность, учитывая постоянные и временные нагрузки и воздействия, руководствуясь рекомендациями СНиПа.

Рассмотренные выше конструкции свайных и гравитационных набережных-стенок естественно не исчерпывают все многообразие существующих, что объясняется разнообразием конкретных условий проектирования. Вместе с тем, они дают представление о принципиальных конструктивных решениях стенок, подробные сведения о которых изложены в специальной литературе .

Page 23

Задание:

Нарисовать эскизы одностоечной деревянной промежуточной опоры и виды крепления угловых опор. Указать на рисунке основные элементы её конструкции, дать определение каждого элемента, его назначение.

Результат:

Определения основных элементов конструкции деревянных опор с пояснениями их назначения и определение способов крепления опор.

Время выполнения задания 45минут

Деревянная одностоечная промежуточная опора

1 - стойка, 2 - пасынок, 3 - бандаж, 4 - крюки, 5 - изоляторы,

Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой, или каким-то инженерным сооружением

Стойка– верхняя часть опоры, к которой крепятся крюки

Пасынок– нижняя часть опоры, заглубляемая в землю, чаще всего изготавливается из железобетона.

Стойка и пасынок соединяются двумя проволочными бандажами.

Крюки – предназначены для крепления изоляторов к опоре (стойке), изготавливаются из круглой стали

Изоляторы предназначены для подвески проводов к опорам и создания необходимого электрического сопротивления между проводом, находящимся под напряжением, и опорой, изготавливаются из фарфора и стекла.

Для укрепления угловых опор, используют подкосы и оттяжки.

Подкосы – применяются для угловых, концевых, анкерных и ответвительных опор Они воспринимают на себя часть нагрузки опоры от одностороннего тяжения провода. Изготавливаются из дерева или железобетона

Оттяжки – предназначены для повышения устойчивости опор и воспринимают на себя усилия от тяжения провода. Верхняя часть оттяжки крепится к стойке или траверсе опоры, а нижняя часть к якорю или железобетонной плите. В качестве оттяжек используют высококачественные стальные тросы.

Тяжениемназывают усилие, с которым натягивают и закрепляют на опорах провод или трос. Тяжение изменяется в зависимости от силы ветра, температуры окружающего воздуха, толщины гололеда на проводах

Задание № 5

Прокладка кабеля в траншее (алгоритм выполнения работ).

Содержание практико-ориентированного задания:

Задание:

Привести алгоритм выполненияработ по прокладке кабеля втраншее с кратким описанием работ и механизмов, задействованных на каждом этапе.

Результат:

Описание последовательности работ по прокладке кабеля в траншее.

Время выполнения задания 45минут

Алгоритм выполнения работ по прокладке кабеля

Этапы работ:

· подготовительные работы (подготовка траншеи, выбор оборудования, землеройные работы, подготовка к прокладке кабеля , осмотр траншеи, устройство постели);

· укладка кабеля;

· проверка изоляции и герметичности;

· защитные работы

· засыпка линий;

· .завершающие работы и подготовка документации

Каждый из этих этапов должен быть проведен в соответствии с требованиями СНиП, ПУЭ, ППР.

Подготовительные работы

При выборе места для траншеи учитываются требования и нормы, изложенные в ПУЭ и СНиП. Поэтому разбивка траншеи проводится с участием геодезистов.

Для рытья траншей используются траншейные или обычные экскаваторы. После того, как траншея под силовой кабель вырыта, приступают к укладке постели — песчаного слоя на дне траншеи. Устройство постели осуществляется по всей длине трассы, равномерным слоем с последующей утрамбовкой.

Укладка силового кабеля

Способ раскатки кабеля зависит от сложности трассы. Если на трассе нет пересечений с подземными коммуникациями, кабель укладывают непосредственно на дно траншеи с кабельного транспортера, движущегося вдоль трассы Способ укладки — «змейкой», раскатка кабеля осуществляется с помощью раскаточных роликов.

При наличии пересечений барабан с кабелем устанавливают в одном конце трассы на раскаточное устройство (кабельные домкраты) и раскатывают с помощью тягового механизма - лебедки с канатоемкостью, соответствующей строительной длине кабеля.

Кабели укладываются в количестве, которое предусматривает технологическая документация (ППР, СНиП).

Page 24

Раскатку проводов и тросов производят двумя способами: с неподвижных раскаточных станков или с помощью специальных раскаточных тележек или саней. При первом способе барабаны устанавливают неподвижно на раскаточных устройствах.При втором способе провода и тросы закрепляют на анкерной опоре, после этого раскаточная тележка передвигается к промежуточным опорам.

Для соединения проводов линий в пролетах используют овальные соединители, монтируемые методом обжима или опрессования и дополнительной термитной сваркой концов в петле или с использованием шунта; овальные соединители, монтируемые методом сплошного опрессования и соединительные сжимы.

После окончания работ по раскатке и соединению проводов производят их натяжение. Натяжение производят в пролете, ограниченном анкерными или анкерно-угловыми опорами, Стрелы провеса устанавливают согласно проекту, по монтажным таблицам или кривым в соответствии с температурой воздуха.

Завершающие работы и подготовка документации

В период сооружения воздушной линии, будущий эксплуатационный персонал ведет технический надзор за производством строительных и монтажных работ.По окончании работ производятся проверки и измерения, результаты которых заносятся в протоколы измерений.

Для приемки воздушных линий в эксплуатацию назначается приемочная комиссия, которой подрядчик предоставляет:

· проект ВЛЭП с комплектом рабочих чертежей;

· паспорт ВЛЭП;

· утвержденную проектно-сметную документацию;

· акты рабочей комиссии по приемке ВЛЭП;

· документацию по отводу земель под трассу ВЛЭП;

· справку о соответствии фактической стоимости строительства ВЛЭП, предусмотренной в утвержденном проекте.

Задание № 7

Алгоритм выполнения монтажа соединительной термоусаживаемой муфты для одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение 35 кВ

Содержание практико-ориентированного задания:

Задание:

Дать определение соединительной кабельной муфты.

Привести алгоритм выполнения монтажа соединительной термоусаживаемой муфты для одножильных кабелей с пластмассовой изоляциейна напряжение 35 кВ

Результат:

Определение соединительной кабельной муфты. Изложение последовательности выполнения работ при монтаже соединительной муфты для одножильного кабеля с пластмассовой изоляцией на напряжение 35 кВ.

Время выполнения задания 45минут.

Соединительная кабельная муфтаэто электротехническое изделие, служащее для герметизации участков соединений кабеля и защиты их от механических повреждений.

Последовательность выполнения работ при монтаже соединительной кабельной термоусаживаемой муфты для одножильного кабеля с пластмассовой изоляцией на напряжение 35 кВ

1. На один из кабелей надеваются подкладочная, изолирующая, двухслойная термоусаживаемые манжеты, а на конец другого кабеля – шланг.

2. Разделка двух, соединяемых концов кабелей, выполняется согласно шаблону, прилагаемому в комплекте термоусаживаемой муфты.

3. На жилы кабелей надеваются жильные термоусаживаемые трубки (ТУТ) и усаживаются при помощи газовой горелки. Прогрев начинается от середины трубки к краям по кругу.

4. На каждую жилу надевается трубка-регулятор и усаживается с помощью газовой горелки. Прогрев начинается от середины трубки к краям по кругу.

5. Подготовленные жилы вставляются в соединитель, и при помощи торцевого ключа болты скручиваются до срыва головок.

6. На соединитель от торца до торца трубок-регуляторов наматывается лента-регулятор.

7. Подкладочная манжета симметрично надвигается на соединение и усаживается. Прогрев начинается от середины манжеты к краям по кругу.

8.На усаженную подкладочную манжету симметрично надвигается изолирующая манжета и усаживается. Прогрев начинается от середины манжеты к краям по кругу.

9. На усаженную изолирующую манжету симметрично надвигается двухслойная манжета и усаживается. Прогрев начинается от середины манжеты к краям по кругу.

10. С помощью экранной ленты выполняется восстановление целостности экрана (соединение экранов двух монтируемых кабелей).

11. На соединение надвигается наружный шланг и усаживается Прогрев начинается от середины наружного шланга к краям по кругу.

Задание № 8

Алгоритм выполнения монтажа концевой термоусаживаемой муфты.

Задание:

Дать определение концевой кабельной муфты.

Привести алгоритм выполнения монтажа концевой термоусаживаемой муфты.

Результат:

Определение концевой кабельной муфты. Изложение последовательности выполнения работ при монтаже концевой муфты

Время выполнения задания 45минут

Концевая кабельная муфтаэто устройство, предназначенное для присоединения кабелей к электроаппаратам наружной и внутренней установки или воздушным линиям электропередачи.

Page 25

– пролет линии или длина пролёта

– стрела провеса;

– габарит;

- длина гирлянды изоляторов, включая арматуру, необходимую для крепления гирлянды изоляторов на опоре.

а - расстояние от оси траверсы до вершины опоры, определяемое конструкцией опоры

- полная высота опоры

.

Длиной пролета называют расстояние вдоль линии, между двумя смежными промежуточными опорами. Длина пролета ВЛ зависит от типов опор, марки, сечения проводов, а также климатических условий района. с увеличением длины пролета возрастает провис проводов, необходимо увеличить высоту опор H, чтобы не нарушить допустимый габарит линии

Стрелой провеса проводов называют расстояние по вертикали между воображаемой прямой линией, соединяющей точки крепления проводов на двух смежных опорах и низшей точкой их провеса в пролете. Стрела провеса зависит от тех же факторов, что и длина пролета.

Габаритом ВЛ называют наименьшее расстояние по вертикали от проводов до поверхности земли, рек, озер, линий связи, шоссейных и железных дорог и т.п. Габарит ВЛ регламентируется ПУЭ и зависит от напряжения и посещения местности людьми.

Длина гирлянды изоляторов зависит от напряжения, передаваемого по ВЛЭП, Чем выше напряжение, тем больше длина гирлянды изоляторов.

Расстояние от оси траверсы до вершины опоры, определяется конструкцией опоры

Полная высота опоры складывается из суммы величин , , , а,

,

следовательно, зависит от этих параметров.

Задание №2

Конструкция силового кабеля. Назначение основных элементов конструкции кабеля

Содержание практико-ориентированного задания:

Задание:

Нарисовать эскиз силового кабеля. Указать на рисунке основные элементы его конструкции, дать определение каждого элемента, его назначение и материал, из которого он может быть изготовлен.

Результат:

Определения основных конструктивных элементов конструкции силового кабеля с пояснениями их назначения и материала, из которого он может быть изготовлен.

Время выполнения задания 45минут.

Эскиз силового кабеля

1- токопроводящие жилы; 2- фазная изоляция; 3 - поясная изоляция; 4 – оболочка;

5 – подушка; 6 – броня; 7 - наружный защитный покров.

Токопроводящие жилы являются проводниками электрического тока. Силовой кабель имеет основные и нулевые жилы.

Основные жилы применяются для передачи электрической энергии, а нулевые - для прохождения разности токов фаз при и неравномерной нагрузке.

Токопроводящие жилы силового кабеля изготовляют из алюминия и меди однопроволочными и многопроволочными.

Нулевая жила или жила защитного заземления изготавливается из того же материала, что и токопроводящие, обычно имеет сечение, уменьшенное по сравнению с основными жилами

Жила защитного заземления применяется для соединения не находящихся под напряжением металлических частей электроустановки с контуром защитного заземления.

Изоляция обеспечивает необходимую электрическую прочность токопроводящих жил по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле). Применяется бумажная, резиновая и пластмассовая изоляция. Изоляция, наложенная на жилу кабеля, называется изоляцией жилы (фазная изоляция), а наложенная поверх изолированных скрученных или параллельно уложенных жил многожильного кабеля, называется поясной изоляцией.

Оболочки кабеля предохраняют внутренние элементы кабеля от разрушения влагой кислотами, газами и т. п. И

Применяются оболочки алюминиевые, свинцовые, стальные гофрированные, пластмассовые и резиновые негорючие.

Подушка накладывается на экран или оболочку для их защиты от коррозии и повреждения лентами или проволоками брони. Подушка выполняется из слоев пропитанной кабельной пряжи, крепированной бумаги, битумного состава или битума.

Для защиты от механических повреждений оболочки кабель обматывают в зависимости от условий эксплуатации стальной ленточной или проволочной броней. Проволочную броню выполняют из круглых или плоских проволок

Для предохранения брони кабеля от коррозии ее покрывают наружным защитным покровом, который выполнен из слоя кабельной или стеклянной пряжи, пропитанной битумным составом

Задание № 3

Page 26

Цель работы. Изучение устройства и работы кормораздатчика мобильного электрифицированного КС-1,5, частичная разборка-сборка, регулировки, подготовка к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка его технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Кормораздатчик мобильный электрифицированный КС-1,5, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу кормораздатчика мобильного электрифицированного КС-1,5 и его основные сборочные единицы.

2. Провести частичную разборку-сборку кормораздатчика, подготовить его к работе.

3. Включить кормораздатчик в работу и после его остановки выполнить операции технического обслуживания.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Кормораздатчик КС-1,5 предназначен для перемещения и раздачи влажных кормовых смесей всем возрастным группам свиней на репродукторных и небольших откормочных свиноводческих фермах во всех климатических зонах страны.

Раздатчик загружают кормами, поступающими из кормоцеха в приготовленном виде влажностью 60...80 %. При отсутствии на ферме кормоцеха кормораздатчик может быть использован для приготовления и раздачи влажных мешанок полужидких и сухих кормов. В этом случае их загрузка в бункер производится шнековыми или скребковыми транспортерами. Машину обслуживает один человек.

Кормораздатчик КС-1,5 (рис. 26) состоит из следующих сборочных единиц: ходовой части 1; бункера 8; левого выгрузного шнека 3; правого выгрузного шнека 4; шнека-мешалки 10; лопастной мешалки 7; распределительной коробки 2; электрооборудования 13.

Ходовая часть представляет собой самоходную тележку с электрическим приводом; состоит из рамы, ведомой и ведущей колесных пар, мотор-редуктора, цепной передачи, тормоза ленточного, устройства для автоматической остановки кормораздатчика при наезде на препятствие (людей, животных), состоящего из кронштейна, качающей рамки и конечного выключателя.

При раздаче корма в индивидуальные кормушки пользуются тормозным ленточным устройством.

При нажатии ногой на педаль ленточного тормоза срабатывает конечный выключатель и отключается электродвигатель привода ходовой части, при этом раздатчик останавливается в заданном месте.

Бункер вместимостью 2 м3 состоит из верхнего и нижнего поясов, среднего цилиндрического пояса. Днище снабжено выгрузными окнами, перекрываемыми дозирующим устройством. Форма бункера обеспечивает хорошую текучесть материала и полное его опорожнение от корма.

Рис. 26. Кормораздатчик КС-1,5:

1 – ходовая часть; 2 – распределительная коробка; 3,4 – шнеки выгрузные; 5 – мотор-редуктор; 6 – устройство для автоматической остановки кормораздатчика; 7 – лопастная мешалка; 8 – бункер; 9 – траверса; 10 – шнек-мешалка; 11 – разравниватель; 12 – пульт управления; 13 – электрооборудование; 14 – таблица; 15 – шкала; 16 – штурвал.

В бункере смонтированы шнековая и лопастная мешалки, а к его днищу прикреплены выгрузные шнеки и распределительная коробка.

В передней части бункера в шкафу расположены электрическая аппаратура и пульт управления.

Выгрузные шнеки 3 и 4 предназначены для выдачи корма из бункера в кормушки: каждый из них состоит из корпуса, шнека, привода, дозирующего устройства и опор.

Привод для передачи вращения шнеку состоит из электродвигателя и клиноременной передачи.

Дозирующее устройство состоит из заслонки и специального уплотнения.

Величину открытия заслонки определяют по указательной стрелке.

Шнек-мешалка 10 вместе с лопастной мешалкой предназначены для перемешивания корма в бункере и его равномерной подачи на раздающие шнеки. Шнек-мешалка состоит из вертикального шнека и самоцентрирующейся опоры.

Нижняя часть вала шнека-мешалки соединяется при помощи шлицевого соединения с выходным валом второй ступени распределительной коробки, а верхняя фиксируется в бункере траверсой 9 (см. рис. 26).

Шнек-мешалка приводится в действие от мотор-редуктора 5 через распределительную коробку 2.

Разравниватель 11 на верхней части вала шнека служит для равномерного распределения корма по периметру бункера.

Лопастная мешалка предназначена для перемешивания нижних слоев корма с последующей подачей их к вертикальному шнеку-мешалке, а также для равномерной подачи корма к выгрузным шнекам.

Лопастная мешалка состоит из ступицы, лопастей и устройства от сводообразования. Привод мешалки осуществляется от мотор-редуктор а через распределительную коробку.

Распределительная коробка предназначена для передачи крутящего момента рабочим органам. Она состоит из корпуса, крышки, входного вала с шестерней, выходного вала с зубчатым колесом, шестерни второй ступени, зубчатого колеса второй ступени, входного вала второй ступени. Валы первой ступени вращаются в конических подшипниках, валы второй ступени – в шарикоподшипниках. Уровень масла проверяют маслоуказателем. Отработанное масло опускают через отверстие в днище корпуса редуктора.

В состав электрооборудования входят: пускозащитная аппаратура, пульт управления, электродвигатель привода смесителя, электродвигатель привода ходовой части, электродвигатель выгрузных шнеков, защитно-отключающего устройства ЗОУП-25, предназначенного для защиты людей и животных от поражения электрическим током при трехфазных несимметрических и двухфазных замыканиях на землю. Конечный выключатель ВПК-2111 предназначен для периодической остановки машины во время раздачи корма в индивидуальные кормушки, а конечный выключатель ВК-300А – для автоматической остановки кормораздатчика при наезде на препятствие.

Электроэнергия к кормораздатчику поступает по кабелю, уложенному в специальном желобе, размещенном вдоль всей длины кормового прохода.

Пускозащитная аппаратура смонтирована на панели установленной в шкафу электрооборудования.

Технологический процесс(рис. 27) раздачи корма начинается с загрузки машины кормами, которые поступают из кормоцеха, сблокированного со свинарником, или с заготовительного отделения при помощи транспортера.

Рис. 27 принципиально-технологическая схема работы

кормораздатчика КС-1,5

Перед загрузкой бункера кормами необходимо закрыть шиберными заслонками выгрузные окна и включить в ра­боту привод мешалки.

После окончания процесса перемешивания открываются шиберные заслонки и включается скорость перемещения, а затем – привод выгрузных шнеков, привод ходовой части и начинается раздача корма в кормушки. Раздача может производиться одним шнеком или обоими одновременно.

Регулировки. Дозирующие устройства в виде шиберных заслонок на выгрузных шнеках обеспечивают широкий диапазон нормы выдачи корма в кормушки.

Подготовка к работе. Проверяют: натяжение цепей и клиноременной передачи; крепление сборочных единиц кормораздатчика; работу тормозного устройства; работу шиберных заслонок. Мегомметром проверяют сопротивление изоляции электродвигателей; сопротивление должно быть не менее 0,5 МОм. При необходимости подтягивают болтовые соединения.

Смазывают кормораздатчик по схеме смазки.

Включают кормораздатчик нажатием на кнопку «пуск» и подают питание на пульт управления, установив пакетно-кулачковый выключатель в положение «вверх», при этом загорается сигнальная лампочка. Мешалку включают, нажав кнопку «смеситель» на пульте управления.

При необходимости приготовления кормовой смеси непосредственно в кормораздатчике загрузку начинают с жидких компонентов смеси.

Перед раздачей корма нажимают на кнопку «вперед» поста управления и одновременно включают в работу раздающие шнеки. С помощью штурвала 16 (рис. 26) по шкале 15 открывают шиберные заслонки. По мере продвижения раздатчика вдоль кормушек в них поступает корм.

По окончании раздачи корма в кормушки перекрывают горловины раздающих шнеков заслонки, отключают мешалку и раздающие шнеки.

Нажатием на кнопку «назад» возвращают раздатчик в исходное положение. После раздачи корма бункер кормораздатчика промывают теплой водой.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). При ежедневном техническом обслуживании вы­полняют следующие операции: очищают от остатков корма бункер и раздающие шнеки. Проверяют натяжение ремней привода выгрузных шнеков и цепи привода ходовой части; уровень масла в редукторах; гайки и болты крепления узлов; надежность заземления электрооборудования. Перед загрузкой корма осматривают бункер и при обнаружении в нем посторонних предметов удаляют их.

Через 30 дней при первом техническом обслуживании проводят все работы, предусмотренные ежедневным техническим обслуживанием, и выполняют дополнительные операции. Открывают заливные пробки редукторов и проверяют уровень масла. Смазывают детали кормораздатчика в соответствии с таблицей и схемой смазки. Проверяют крепление лопастного колеса, техническое состояние редукторов и уплотнения в подшипниках, тормозное устройство, состояние изоляции электродвигателей, сопротивление контура повторного заземления, сопротивление изоляции по отношению к токоведущим частям.

Через шесть месяцев при втором техническом обслуживании выполняют все операции, предусмотренные техническим обслуживанием, проводимым через 30 дней, и дополнительные операции. Тщательно промывают водой все детали. Выпускают отработанное масло из редукторов, промывают керосином или дизельным топливом и заменяют новым. Тщательно осматривают детали. Смазывают детали в соответствии со схемой и таблицей смазки. Ремни заменяют новыми.

cyberpedia.su


Смотрите также

Календарь

ПНВТСРЧТПТСБВС
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31      

Мы в Соцсетях

 

vklog square facebook 512 twitter icon Livejournal icon
square linkedin 512 20150213095025Одноклассники Blogger.svg rfgoogle