Строительство малых гидротехнических сооружений

 

Гидротехнические сооружения представляют собой инженерные сооружения, предназначенные для использования природных водных ресурсов (рек, озер, грунтовых вод) и для борьбы с разрушающим действием водной стихии.

Строительство трубопроводов. Трубоукладные работы в большом объеме выполняют для централизованного водоснабжения сельских населенных мест питьевой водой по групповой схеме из водохранилищ (Ишимский, Сергеевский, Булаевский, Пресновский водопроводы в Северном Казахстане), подачи к зданиям и сооружениям холодной и горячей воды, природного газа, а также для отвода от зданий и сооружений хозяйственно-фекальных вод и др.

Прокладка трубопроводов включает в себя подготовку основания и монтаж труб с заделкой стыков.

Для трубопроводов в сельской местности применяют керамические, асбоцементные, пластмассовые, чугунные стальные трубы. Последние в случае укладки в землю покрываются в заводских условиях битумными мастиками.

Ширина траншеи с откосами (см. рис.1, а) по дну принимается равной Д+0,5 м при укладке трубопроводов из отдельных труб и Д+0,3 м − при укладке плетями, где Д − диаметр трубы. При устройстве креплений (см. рис. 1, б) ширину траншеи увеличивают на их толщину. Если в траншеях с вертикальными стенками необходима работа людей, то наименьшее расстояние в свету между поверхностью трубопровода и стенками должно быть не менее 0,7 м. В случае совмещенной прокладки трубопроводов размеры траншеи принимаются в соответствии со схемой, представленной на рис 1. в. Ширина траншеи поверху определяется крутизной ее откосов. Глубина траншеи зависит от глубины заложения труб, которая во всех случаях должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины промерзания грунта. Продольный уклон траншеи устанавливается проектом, в зависимости от назначения трубопровода. Для заделки стыковых соединений труб в траншеях открывают приямки необходимых размеров.

При прокладке трубопроводов основные рабочие операции по перемещению труб, их сборке, укладке в траншею выполняют в основном с помощью кранов. В трубопроводном строительстве обычно применяют самоходные стреловые краны на гусеничном, автомобильном и пневмоколесном ходу.

Строительство плотин. Существующие типы и конструкции плотин в гидротехническом строительстве различаются по материалам на: земляные, из каменной наброски, бетонные, железобетонные, деревянные и смешанные.

Земляные плотины являются наиболее распространенным типом водопроводных сооружений, они входят в состав большинства гидроузлов различного назначения и широко используются в гидромелиоративном строительстве.

По способу возведения земляные плотины подразделяют на насыпные, намывные и полунамывные. Насыпные плотины возводят послойной отсыпкой грунтов насухо с последующим уплотнением механическими средствами или отсыпкой в воду. Намывные плотины возводят средствами гидромеханизации. В этом случае разработку грунта в карьере, его транспортировку и укладку в сооружение производят гидравлическим способом при помощи воды. Полунамывные плотины возводят частично отсыпкой грунта и частично намывом.

Разность уровней водного пространства, расположенного выше плотины (верхний вьеф) и ниже плотины (нижний вьеф), называется напором. По высоте земляные плотины делят на низкие (напор менее 15 м), средней высоты (напор 15-50 м) и высокие (напор более 50 м).

Земляные насыпные плотины подразделяются на различные типы, в зависимости от конструкции поперечного профиля и способа возведения, которые показаны на рис. 2.

Намывные плотины по конструкции поперечного профиля бывают однородные (рис. 3, а, б) и неоднородные (рис. 3, в-е). Поперечный профиль однородных плотин формируют принудительно (с устройством дамб обвалования) или в результате свободного растекания пульпы со стороны одного или обоих откосов.

В качестве материалов для возведения земляных плотин и их отдельных элементов используют связные и несвязные грунты естественного происхождения, а также − искусственные (золоотвалы ТЭЦ, отходы горнодобывающей и металлургической промышленности).

В состав основных работ по возведению плотин послойной отсыпкой грунтов насухо входят подготовка и разработка карьеров, доставка грунта к месту укладки, отсыпка, разравнивание и уплотнение грунта в теле сооружения.

Грунт в карьере разрабатывают землеройными или землеройно-транспортыми механизмами. В качестве землеройной машины обычно используют одноковшовые экскаваторы емкостью ковша 0,5−5 м³. В этом случае грунт транспортируют к месту укладки автосамосвалы грузоподъемностью 5−75 т, а также самоходные и прицепные саморазгружающиеся тележки вместимостью до 15 м³, железнодорожный транспорт, ленточные транспортеры.

При больших объемах работ для непрерывной загрузки транспортных средств могут быть использованы многоковшовые роторные экскаваторы и конвейерные погрузчики.

В отдельных случаях разработка и транспортировка грунта к месту укладки может производиться прицепными и самоходными скреперами с ковшом вместимостью 2,25−15 м³ и бульдозерами (при небольших расстояниях).

При выборе схемы разработки и транспортировки грунта и типов механизмов учитывают вид грунта и условия его разработки в карьере, дальность транспортировки, объемы и сроки выполнения работ.

Процесс укладки грунта в тело сооружения делится на несколько этапов. Основными этапами являются отсыпка, разравнивание и уплотнение грунта. Поэтому в соответствии с принятым числом необходимых этапов рабочую площадь сооружения разбивают на несколько равновеликих карт (от двух до четырех), на каждой из которых последовательно производят работы всех видов по укладке грунта.

Чередовании е видов работ на различных картах позволяет укладывать грунт непрерывно, без простоя механизмов. Обычно длина карты составляет 50-100 м.

Разравнивание грунта слоем проектной толщины осуществляют бульдозерами, грейдерами и скреперами. Механическое уплотнение грунта в земляных полотнах осуществляют укаткой, трамбованием, вибрированием или комбинированными способами.

Способ уплотнения и уплотняющие механизмы выбирают с учетом физических свойств укладываемого грунта, условий строительства и конструктивных особенностей сооружения.

Для уплотнения связных грунтов применяют главным образом кулачковые и пневматические катки. Могут быть использованы также гладкие, решетчатые и вибрационные катки. Для уплотнения несвязных грунтов наиболее эффективны виброкатки и вибротрамбовки.

При возведении намывных плотин различают два основных способа разработки грунта средствами гидромеханизации: земснарядами (подводная разработка) и гидромониторами (надводная разработка в сухих забоях). Грунт, разработанный земснарядами, транспортируют на карты намыва по напорным пульпопроводам. При гидромониторной разработке возможна транспортировка грунта по напорным пульпопроводам или самотеком − по канавам и лоткам. Плотины из каменной наброски без применения вяжущих материалов являются наиболее экономичными в тех районах, где имеются достаточные запасы камня и скальные основания. В зависимости от водохозяйственного назначения плотины из каменной наброски могут быть глухими для поддержания напора воды и водосливными, через которые осуществляется при необходимости сброс воды из водохранилища. При этом глухие плотины можно возводить в любое время года.

Лучшими материалами для набросных плотин являются изверженные породы − граниты, габбро, диориты, диабазы, базальты и др. Из осадочных пород наиболее подходящие − плотные известняки, доломиты и кварциты.