Гражданское строительство
Утеплитель
Пленки
Техническая изоляция
Акустические и отделочные материалы
Труба ХПВХ
Базальтовый утеплитель
Трубы для систем пожаротушения
Новости
Дорожное строительство
Матрацы Рено
Габионы
Геосетки
Геоспан
Георешетка
Геотекстиль Дорнит
Геотекстиль
Армогрунтовые конструкции
Защита откосов от эрозионных процессов
Системы защиты от камнепадов
Цилиндрические габионы
Армирование дорожного полотна
Дренажный композит
Cтатьи : Гражданское строительство
Изоляция теплотрасс в жилищно-коммунальном хозяйстве
ТРУБОПРОВОД НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ!
Оптимизация энергозатрат и энергоэффективности на предприятиях ЖКХ
Рекомендации по выбору труб.
Пластиковые трубопроводы для спринклерных систем пожаротушения – экономические и эксплуатационные преимущества
Применение трубопроводов BlazeMaster® из хлорированного поливинилхлорида в спринклерных водозаполненных установках пожаротушения
Монтаж труб из ХПВХ: способы и особенности
Пластиковые трубопроводы в системах водоснабжения и Хлор
Запорная арматура и трубопроводы из хлорированного поливинилхлорида
Трубопроводные системы из хлорированного поливинилхлорида для водоснабжения и отопления. Опыт применения в мире и в России
Обзор хлорированных ПВХ-материалов и областей их применений
ХПВХ в промышленности
СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА СНиП 2.04.01-85*
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДЯНЫХ И ПЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Полуцилиндры и сегменты из экструзионного пенополистирола
Дорожная Документация
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ГРУНТОВЫХ НАСЫПЕЙ НА ТОРФЯНОМ ОСНОВАНИИ
Асфальтобетоные покрытие на нефтепромысловых дорогах
Инструкция по укладке сетки Родмеш
Классификация и описание типичных дефектов содержания автомобильных дорог
Виды щебня для дорожного строительства
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОКЛАДКИ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ АЭРОДРОМНОЙ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И МНОГОСЛОЙНЫХ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Приказ№160 от 12/11/2007
СРАВНЕНИЕ ГЕОСЕТОК ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Методические рекомендации по проведению экспертизы технико-экономических обоснований (ТЭО) и проектов на строительство (реконструкцию) автомобильных дорог и мостовых переходов.
Инструкция по сборке и установке габионов
УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ. НОРМЫ И ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ НПБ 88-2001
Геотекстиль Дорнит Ф-1 и Дорнит Ф-2.
Инструкция по сборке и установке Матрацев Рено
Технологический регламент на укладку геоматов
Инструкция по укладке Биоматов и Macmat-L
Текст ВСН 30-96 Инструкция по технологии строительства внутриквартальных дорог с применением материала дорнит
Дренажные системы
Водоотводные каналы и системы линейного водоотвода
Каналы усиленные
Газонная решетка
 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ГРУНТОВЫХ НАСЫПЕЙ НА ТОРФЯНОМ ОСНОВАНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
ГРУНТОВЫХ НАСЫПЕЙ НА ТОРФЯНОМ ОСНОВАНИИ,
АРМИРОВАННЫХ ГЕОРЕШЕТКАМИ «ПРУДОН-494»
В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Москва 2000

Содержание

1. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ПРИМЕНЕНИЯ РЕКОМЕНДАЦИЙ

1.1 Геоморфологические особенности, рельеф и геологическое строение

2. Строительные условия и требования

3. РАСЧЕТЫ УСТОЙЧИВОСТИ НАСЫПИ И ОСНОВАНИЯ ПЛОЩАДКИ.

4. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ПРОГНОЗА ОСАДКИ АРМОГРУНТОВОЙ НАСЫПИ НА ТОРФЯНОМ ОСНОВАНИИ

5. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ АРМОГРУНТОВОЙ НАСЫПИ ИЗ ОБЪЕМНОЙ ГЕОРЕШЕТКИ «ПРУДОН-494»

5.1. Подготовительные paботы

5.2. Основные работы

5.3. Детальное описание технологии производства работ

6. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА ПО СООРУЖЕНИЮ АРМОГРУНТОВОЙ НАСЫПИ

7. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

8. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА РАБОТ. НАУЧНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ. ПОТРЕБНОСТЬ РЕСУРСОВ

ЛИТЕРАТУРА

Приложение 1. Физико-механические свойства грунта

Приложение 1a

Приложение 2

Приложение 3.

Приложение 4.

Приложение 4а.

Приложение 5

Приложение 5а

Приложение 6.

Приложение 6а

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9. Схема строительства буровой площадки

Приложение 10. Технологическая схема укладки рулонного геотекстильного материала и георешетки «ПРУДОН-494» в основании земляного полотна.

Методические рекомендации разработаны сотрудниками Проблемной лаборатории транспортных коммуникаций и экологии ОАО «ЦНИИС»: Бирюковой Л.М., Кузнецовой Л.И., Штейном А.И., Акиовой Н.Г.

1. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ПРИМЕНЕНИЯ РЕКОМЕНДАЦИЙ

1.1 Геоморфологические особенности, рельеф и геологическое строение

Рекомендации относятся к области использования современных технических и технологических решений при строительстве новых промышленных площадок и их обустройстве (трубопроводы, дороги, поселки и др.), что требует вовлечения в строительство территории с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями при дальнейшем развитии нефтегазодобывающих районов Западной Сибири. К таковым относятся: наличие слабых водонасыщенных минеральных грунтов, торфяников и др.

Западно-Сибирская плита характеризуется широтной зональностью инженерно-геологических условий с севера на юг. Особенностью региона являются довольно низкие абсолютные отметки поверхности рельефа от 70 до 200 м.

Рельеф области в целом плоский, в большинстве районов совершенно нерасчлененный и слабо дренированный. По характеру заболоченности и заозерности здесь выделяются два типа местности.

Первый из них (южная часть области - так называемое Сургутское Полесье) характеризуется сильной заболоченностью, заозерностью и заторфованностью (до 90%) территории. По существу этот район представляет собой огромное, преимущественно верховое торфяное болото, которое пересекается узкими, относительно дренированными линейно ориентированными полосами, расположенными вдоль русел рек и сложенными, как правило, водно-ледниковыми озерно-аллювиальными и аллювиальными песками.

Ко второму типу относятся более возвышенные и дренированные районы, окаймляющие с запада, севера и востока Сургутское Полесье. Эта территория имеет плоский и разной степени заболоченный рельеф, однако степень заболоченности в целом значительно ниже, чем в Сургутском Полесье. Микрорельеф торфяников в северной части обычно выпукло- и плоско-бугристый, а в южной - плоский грядово-мочажинный или кочковатый.

В строении верхней части разреза области принимают участие среднечетвертичные ледниковые и водно-ледниковые, а также верхнечетвертичные, озерные, озерно-аллювиальные и аллювиальные образования. Широко развиты голоценовые (современные) болотные отложения.

Среднечетвертичные водно-ледниковые отложения представлены крупными, средними, мелкими и пылеватыми песками, как правило, содержащими в верхних 1-2.5 м разрезе различное количество гравия и мелкой гальки. Преобладают песчаные фракции 0.5-0.25 и 0.25-0.005 мм.

Свойства среднечетвертичных водно-ледниковых песков представлены в таблице 1.

Южные районы области сложены с поверхности средне- и верхнечетвертичными озерно-аллювиальными преимущественно песчаными отложениями, которые перекрыты голоценовыми грунтами. Озерно-аллювиальные пески в основном мелкие и пылеватые.

Таблица 1.

Пески

Природн. влажность, доли ед.

Плотность, г/см3

Пористость, %

Коэффици­ент пористости

Коэффици­ент фильтрации, м/сут.

Угол естественного откоса, град.

частиц грунта

грунта

скелета грунта

в воздушно сухом состоянии

Подвод­ной

Крупные

0,5-0,25

2,64-2,69

1,81-1,98

1,60-1,74

36-10

0,56-0,66

8,4-11,2

28-34

25-33

-

2,67

-

1,68

37

0,59

9,6

32

30

Средние

0,07-0,20

2,64-2,70

1,77-2,00

1,46-1,81

33-46

0,49-0,84

6,2-7,7

29-34

27-32

-

2,67

-

1,67

38

0,61

7,3

32

30

Мелкие

0,10-0,25

2,65-2,70

1,58-1,78

1,42-1,73

36-47

0,56-0,89

2,1-5,8

30-33

28-33

-

2,67

-

1,51

44

0,77

3,7

32

30

Пылеватые

0,05-0,25

-

-

-

-

-

-

27-32

27-32

-

 

 

 

 

 

 

31

30

Примечание: В числителе приведены предельные значения показателей, в знаменателе - средние.

Голоценовые болотные и озерно-болотные отложения, залегающие с поверхности па обширной территории области, представлены преимущественно верховыми типами торфа. Мощность торфа в пределах торфяных массивов изменяется от 0.5 до 5-6 м, причем преобладают значения 1.5-2.5 м.

2. Строительные условия и требования

Строительная классификация торфяных грунтов и сапропелей по материалам [5, 6] приведены в таблице 2; типизация торфяных грунтов Западной Сибири по разработкам Гипротюменнефтегаза дана в таблицах 3 и 4.

Из таблиц следует, что торфяные грунты характеризуются значительным водонасыщением с влажностью, иногда превышающей 1200%, малой плотностью с льдонасыщенностью в отдельных слоях, достигающей 80%. Торфы сильно сжимаемы достигает 60% от мощности слоя, а при болотах II и III типа характеризуются деформациями сдвига и выдавливания.

Таблица 2

Разновид­ность торфяного грунта

Природ­ная влажность

Сте­пень раз­ложе­ния

Золь­ность

Плот­ность γск, г/см3

Сопротивление

Сжимаемость

Тип грунта по проч­ности

Сдвигу по крыльчатке

Модуль деформации Е, кПа, при нагрузке Р, кПа

Модуль осадки ip, мм/м, при нагрузке Р, кПа

В природном залегании

После уп­лотнения под нагрузкой Р=49 кПа

49

98

49

98

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Торф сухой

<300

<25

мз

>5

>48

>245

>245

>323

<100

<200

 

 

сз

>41

>168

(<200)

(<300)

1

25-40

мз

>29

>123

 

 

 

сз

>32

>103

Торф маловлажный

300-600

<25

мз

0,2-0,15

48-26

245-133

245-147

323-225

100-250

200-370

1

сз

 

41-22

168-88

(200-350)

(300-420)

 

25-40

мз

41-17

123-39

1,2

сз

32-16

103-55

Торф средней влажности

600-900

<25

мз

0,5-0,10

26-16

136-87

147-108

225-108

250-400

370-500

1

 

сз

22-16

90-66

мз

17-10

60-42

(350-450)

(420-530)

2

25-40

сз

16-11

56-35

Торф очень влажный

900-1200

<25

мз

0,10-0,06

16-11

87-62

108-88

186-167

400-470

(500-550)

1

сз

16-11

62-46

 

(450-550)

(530-600)

25-40

мз

 

10-6

42-28

2

Торф избыточно влажный

>1200

25

мз

0,6

11-7

62-38

90-85

170-150

470-490

550-570

2,3

сз

 

11-6

46-20

(550-600)

(600-650)

Сапропель влажный

<200

-

-

-

>20

>30

>300

-

<150

-

1,2

Сапропель средней влажности

200-250

-

-

-

20-10

30-15

300-100

-

150-400

-

2

Сапропель сильно влажный

500-1000

-

-

-

10-1

15-3

<98

-

400

-

2,3

Сапропель избыточно влажный (жидкий)

>1000

-

-

-

<1

<3

-

-

-

-

3

Типизация торфяных грунтов по деформативности применительно к условиям нефтяных районов Западной Сибири (разработка ГипротюменНефтегаз)

Таблица 3

Разновидность отложений

Тип грунта по прочности

Подтип по деформатив­ности

Сопротивление сдвигу (по крыльчатке) Скр, кПа

Влажность торфа

Плотность γск, г/см2

Коэффициент пористости

Сопротивление зондированию q, кПа

Торф маловлажный

1

А

≥14,7

≤600

>0,13

≤10

-

Торф средней влажности

1

Б

14,7-9,8

600-800

0,13-0,10

10-13

-

Торф очень влажный

2

-

9,8-4,9

800-1200

0,10-0,07

13-20

-

Topф избыточно влажный

3

А

4,9

>1200

<0,07

>20

-

Жидкие образования

3

Б

-

-

-

-

<30,0

Примечание. Типизация торфов выполнена применительно к насыпи высотой до 2,5-3 м. Для насыпей большей высоты, тип торфа должен уточняться по расчету.

Рекомендации имеют целью выбор технических решений наиболее рациональных, с позиции экономических, технологических, экологических и временных, обеспечивающих сооружение конструкций грунтовых насыпей на торфяном основании в Западной Сибири под буровую площадку для установки вышечного блока и оборудования.

Конструкция основания под буровую площадку на слабом основании должна обеспечивать:

1. устойчивость основания насыпи;

2. исключение недопустимых осадок основания насыпи после сооружения вышечного блока и оборудования;

3. обеспечение динамической устойчивости конструкции насыпи под воздействием работы оборудования.

Пример конструкции армогрунтовой насыпи на торфяном основании под буровую площадку

1. Поверхность выравнивающего слоя;

2. Замкнутая обойма;

3. Стеклоткань ТР-07;

4. Геотекстиль «Дорнит»;

5. Георешетка «Прудон-494»;

6. Верхняя поверхность искусственного основания;

7. Верхняя грань первой обоймы;

8. Нижняя грань второй обоймы;

9. Верхняя грань второй обоймы;

10. Нижняя грань третьей обоймы;

11. Верхняя грань третьей обоймы;

12. Нижняя грань четвертой обоймы;

13. Верхняя грань четвертой обоймы;

14. Отметка фундамента;

15. Заполнение песком обоймы;

16. Выравнивающий слой;

17. Торф

рис. 1.

Армогрунтовая насыпь на торфяном основании под буровую площадку

1. Поверхность выравнивающего слоя;

2. Геотекстиль «Дорнит»;

3. Георешетка «Прудон-494»;

4. Выравнивающий слой песка;

5. Торф.

Рис. 2

Таблица 4

Строительный тип болота

Характеристика деформаций грунта в основании насыпи

Характеристика режима отсыпки (по нарастанию нагрузки на основание)

Возможное наличие типов грунтов, слагающих болото

I

Сжатие

Любая скорость

Только тип I (I-А и I-Б)

II

Сжатие

Скорость отсыпки ограничена (не более 63 кПа за месяц)

Тип 2 обязателен, возможно наличие типа 1

III-A

Выпор, частично сжатие

Как правило, скорость отсыпки ограничена (не более 63 кПа за месяц)

Возможно наличие всех типов торфа, типы 3 и 1 обязательны

Ш-Б

Только выпор

Любая скорость

Только тип 3

Примечание. Характеристика типов торфяных грунтов по прочности приведена в табл. 1 и 2

Технические характеристики объемной георешетки «Прудон-494»

Таблица 5

№№ п/п

Параметры георешетки

Измеритель

Показатель

1

Габаритные размеры георешетки:

 

 

 

длина

м

6.0/11.0

 

ширина

 

2.40/3.30

 

высота

 

0.17/0.18

2

Толщина стенки ячейки

мм

1.2

3

Длина диагонали ячейки

см

0.27/0.41

4

Материал

 

Полиэтилен

5

Разрывная нагрузка:

кгс/5 см

 

 

пластина

146

 

шов на отрыв

65

6

Максимальное удлинение материала

%

25

3. РАСЧЕТЫ УСТОЙЧИВОСТИ НАСЫПИ И ОСНОВАНИЯ ПЛОЩАДКИ.

На основании имеющихся исходных геологических данных расчеты устойчивости насыпи площадки выполняют по методу круглоцилиндрических поверхностей (КЦПС) с последующим сопоставлением полученных результатов и достаточности конструктивных решений.

Устойчивость насыпи оценивают коэффициентом устойчивости. Для расчетов устойчивости поперечное сечение насыпи разбивают на блоки (см. рис. 3.1).

Коэффициент устойчивости каждого блока, смещение которого возможно по поверхности круглого цилиндра, ищется как отношение суммы моментов сил, удерживающих блоки насыпи от вращения относительно оси, проходящей через т. О, к сумме моментов сдвигающих сил относительно той же оси. При этом внешние силы раскладывают на составляющие нормальные и тангенциальные к поверхности скольжения.

Моменты берутся относительно т. О - центра кривой возможного смещения. Можно записать, что коэффициент устойчивости

;

где - Муд и Мcдв - моменты удерживающих и сдвигающих сил.

Очевидно, что для устойчивых откосов К>1, ибo Мудсдв.

В случаях когда К=1, грунты находятся в предельном равновесии. Для нормальных условии эксплуатации принято, чтобы К≥1,2. Если расчетные характеристики грунта (объемный вес γ, коэффициент трения f удельное сцепление с) определены для реального объекта специальными лабораторными исследованиями (а не взяты из справочников), можно допустить коэффициент устойчивости К≥1,1.

Расчеты устойчивости обычно проводят для 1 пог. м длины насыпи.

Рис.3.1. Схема разбивки на блоки поперечного сечения насыпи из однородных грунтов

Для каждого блока можно изобразить его вес γωi, в виде вектора на поверхность скольжения откоса. Вектор веса γωi раскладывается на нормальную Ni и касательную Тi составляющие:

Ni = γωi cosβi; Ti = γωisinβi

Сила Тi вызывает смешение отсека, а составляющая Ni порождает силу трения Fi, удерживающую грунт от смещения.

Fi = fNi.

Здесь f - коэффициент внутреннего трения грунта, равный

f = tgφ,

где φ - угол внутреннего трения грунта.

Препятствуют смещению грунта также силы сцепления сl, где с - удельное сцепление; l - длина кривой смещения

где: r - радиус кривой обрушения;

α - центральный угол, соответствующий дуге l.

В блоках, расположенных левее вертикально направленного радиуса кривой смещения, возникают тангенциальные составляющие веса Tк, которые направлены в сторону, противоположную смещению грунта.

Таким обратом, часть тангенциальных составляющих веса отсеков относится к удерживающим силам Туд. другая часть - к сдвигающим силам Тсдв.

Формула коэффициента устойчивости принимает вид:

Расчет устойчивости насыпи, состоящей из двух пластов - 1 и 2 с разными расчетными характеристиками грунтов (рис. 3.2).

γ1, γ2 и γ3 - объемный вес грунтов насыпи и основания;

f1, f2 и f3 - коэффициенты трения в грунтах насыпи и основания;

с1, с2 и c3 - коэффициенты сцепления в грунтах насыпи и основания;

li, 12, и 13 - длины кривых смещения в двух зонах и основания.

Рис.3.2 Разбивка на блоки из разнородных грунтов

Разбивка на блоки поперечного сечения насыпи с разнородными грушами проводится по формуле для определения коэффициента устойчивости в развернутом виде, которая имеет вид:

где  и  - соответственно части площадей отсеков в первом и втором пластах;

 - часть площади отсеков в грунте основания.

Для оценки устойчивости имеет значение критическая кривая смещения, т.е. такая кривая, при которой коэффициент устойчивости К имеет наименьшее значение.

Задача состоит в том, чтобы найти такое положение поверхности скольжения, при котором коэффициент устойчивости минимален. То есть задача поиска коэффициента устойчивости сводится к решению оптимизационной задачи. Параметрами оптимизации при этом являются координата точки вращения и радиус поверхности круглого цилиндра.

Радиус круглоцилиндрической поверхности скольжения и координаты ее центра однозначно определяются координатами ее точек пересечения с поверхностью земляного полотна (основания) и величиной стрелы стягивающей концы рассматриваемой потенциальной кривой скольжения (см схему рис. 3.3).

Рис. 3.3

В качестве параметров приняты:

- координата верхней точки поверхности скольжения (точка Б1);

- длина проекции на ось X поверхности скольжения (1х);

- стрела хорды стягивающей концы кривой скольжения (f).

Наихудшее сочетание параметров ищется на основе метода систематического просмотра многомерных областей. В качестве пробных точек в пространстве параметров используются точки равномерно распределенных последовательностей. В основе алгоритма лежит численное зондирование пространства параметров проектируемой конструкции насыпи. Исследование проводится в три этапа.

1-й этап: составление таблиц испытаний.

2-й этап: выбор критериальных ограничений. В нашем случае это принятая величина коэффициента устойчивости, менее которой считается устойчивость земляного полотна не обеспеченной.

3-й этап: проверка непустоты множества недопустимых точек. Если на третьем этапе найдутся возможные поверхности, для которых коэффициент устойчивости близок или меньше допустимого значения, то следует соответствующим образом изменить диапазон (сузить) изменения параметров и повторить все три этапа. Если будут найдены новые «плохие» точки, то следует провести новый цикл расчетов. И так до тех пор пока не будет уверенности, что найдены все положения поверхности скольжения, для которых не обеспечена устойчивость земляною полотна.

Результаты расчетов методом КЦПС приведены в приложении для условной площадки размером 165×70 м применительно к кусту буровых (заштрихованная площадь) рис П.8.

4. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ПРОГНОЗА ОСАДКИ АРМОГРУНТОВОЙ НАСЫПИ НА ТОРФЯНОМ ОСНОВАНИИ

При отсутствии достаточно достоверных данных по испытаниям грунтов основания и физико-механических свойств заполняемого в георешетку грунта расчеты носят достаточно условный характер, а интерпретация их результатов требует осторожности.

Определения наиболее точных значений величин напряжений и деформаций проводят методом конечных элементов (МКЭ). В качестве математической модели грунта применяют упруго-пластическую модель с ассоциированным законом течения и условием прочности Мора-Кулона.

Однако, на стадии проектирования для оперативного определения параметров конструкции насыпи усиленной одним или несколькими слоями георешетки «Прудон-494» требуется производить вариантные расчеты. Применять для этого каждый раз такие мощные численные методы, как МКЭ весьма затруднительно и трудоемко. Поэтому рекомендуется для этой цели пользоваться результатами численного эксперимента, проведенного по МКЭ, на основе которого построена многофакторная зависимость осадки армированной насыпи. Расчетная область была разбита на 1092 треугольных