УДК 622.271
Плужник Г.Н., ассист.
Климова А.К., студ.
Автомобильно-дорожный институт
Государственного высшего учебного заведения
«Донецкий национальный технический университет», Украина
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ПРОТИВОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ПЛЁНКИ ДЛЯ КАРЬЕРОВ –
ВОДОЁМОВ
Карьеры-водоёмы
– это один из видов
рекультивации земель, временно занимаемые под карьерные разработки
дорожно-строительных материалов. Этот вид рекультивации является в гряде
случаев конкурентно способным , по сравнению с другими известными видами [1].
Признание
карьеров – водоёмов как одного из видов рекультивации, а в ряде случаев весьма
полезных для последующего их хозяйственного использования, предопределяет
необходимую обязательную проектную проработку на каждом объекте двух вариантов
рекультивации: планировочный и с устройством (или возможным образованием)
карьеров-водоемов.
При
проектировании, строительстве, реконструкции или эксплуатации водоотводных
сооружений карьерные разработки, используемые под водоёмы, могут быть
предусмотрены для отвода, сбора и накопления избыточных объёмов поверхностных вод.
Разработанные
в последние годы биологические способы очистки загрязнённых сточных вод
позволяют расширить возможности применения резервов – водоёмов и карьеров – водоёмов для сбора и очищения
вод, стекающих с поверхности дорог, мостов и других дорожных сооружений и
объектов.
В
отдельных районах засушливого климата карьеры – водоёмы весьма эффективны для
сбора и накопления воды в хозяйственных
и других целях.
Поступление
и наливание в карьерной выемке воды
предопределяет в ней процессов испарения с водной поверхности и инфильтрации
воды в грунты бортов и дна. Эти факторы являются составляющими потерь
водонакопления.
Годовой
объём инфильтрации воды в грунты и горные породы, слагающие борта и дно
карьеров – водоёмов, во многом зависит от состава и мощности залегания и
фильтрационных способностей этих пород, а также от положения и уровня грунтовых
вод во внутригодовом периоде.
Расход
воды через мелкозернистые грунты определяется по формуле:
,
где
q – расход воды, м3/сут.;
w – площадь поперечного сечения фильтрационного потока,;
i – пьезометрический уклон потока;
H – разница напоров в двух точках;
L–длина пути фильтрации, м;
K–коэффициент фильтрации грунта.
Противофильтрационные
устройства из полиэтиленовой пленки используют для водоемов чистой воды,
накопителей жидких отходов (накопителей промышленных сточных вод, биологических
прудов, накопителей дождевых сточных вод, прудов-отстойников,
бассейнов-испарителей), которые устраивают в притрасовых карьерах.
Под противофильтрационным устройством из
полиэтиленовой пленки (или пленочным противофильтрационным устройством)
понимаются конструкции, включающие пленочный элемент, обеспечивающий
водонепроницаемость всего устройства, подстилающий и защитный слои.
Проектирование и строительство водоемов и
накопителей в отработанных карьерах должны выполняться в соответствии с
нормативными документами.
Противофильтрационные устройства из полиэтиленовой
пленки подразделяются на: экраны, диафрагмы вертикальные или наклонные, понуры.
Конструкции противофильтрационных устройств из
полиэтиленовых пленок следует принимать однослойными, двухслойными или
комбинированными.
Пленочные противофильтрационные устройства
должны, как правило, выполняться однослойными из пленочного элемента,
укладываемого на подстилающий слой и закрываемого сверху защитным слоем.
Использование в качестве защитного слоя воды или шламов должно быть обосновано
в проекте.
Откосы карьеров должны быть защищены и
рассчитаны на неблагоприятное воздействие ряда факторов: волн, льда, течений
воды, плавающих предметов, атмосферных осадков и прочих климатических факторов;
при этом следует учитывать возможность изменений уровня воды в водоеме.
Для строительства пленочных
противофильтрационных устройств следует применять полиэтиленовую пленку по ГОСТ
10354-82. Данные о свойствах и параметрах полиэтиленовой пленки приведены в
прил. 2 [2]. Возможность использования нестабилизированной пленки должна
быть обоснована в проекте.
Ленту полиэтиленовую с липким слоем по ГОСТ
20477-75 надлежит применять для склеивания и устранения дефектов пленочных
противофильтрационных устройств на горизонтальных участках водоемов с чистой
водой и накопителей навоза при температуре наружного воздуха от 0 до 25 °С. В
остальных случаях использование липкой полиэтиленовой ленты должно быть
обосновано в проекте. Данные о свойствах и параметрах ленты приведены в прил. 3
[2].
Для создания грунтовых слоев (подстилающего и
защитного) следует, как правило, применять песчаные грунты с частицами
максимальной крупности до 5 мм. В грунте подстилающего и защитного слоев не
должно быть льда, снега, камней, комьев грунта и других включений.
Использование легких суглинков и супесей должно быть обосновано в проекте.
Применение дробленых и естественных грунтов с крупнозернистыми частицами
неокатанной формы не допускается.
Грунт подстилающего и защитного слоев должен
быть стойким против агрессивного действия складируемой сточной жидкости.
Содержание в грунте солей, растворимых в складируемой жидкости, не должно
превышать 5% по массе.
Для противофильтрационного глинистого слоя
следует применять глинистые грунты (суглинки, глины), удовлетворяющие
требованиям главы СНиП по проектированию плотин из грунтовых материалов к
грунтам, используемым для создания противофильтрационных элементов плотин и
стойким к агрессивному действию сточной жидкости.
Для проектирования пленочных
противофильтрационных устройств искусственных водоемов расчетные характеристики
грунтов следует устанавливать по результатам испытаний.
Устойчивость откоса, имеющего пленочное
противофильтрационное устройство и грунтовый защитный слой, должна
дополнительно проверяться для случая сдвига грунта защитного слоя по
полиэтиленовому элементу.
Устойчивость
на сдвиг по пленочному элементу грунтового слоя толщиной менее 5 м можно
считать обеспеченной,
,
где y — угол наклона напорной
грани (пленочного элемента) к горизонту;
(Кз)доп
— допускаемый коэффициент запаса устойчивости грунта; величину (Кз)доп
следует назначать согласно главе СНиП по проектированию плотин из грунтовых
материалов;
m — коэффициент трения материала защитного
слоя по полиэтиленовой пленке.
Заложение
грунтового откоса под пленочным экраном должно быть не менее 1 : 3.
В проекте для оценки величины коэффициента
трения материала защитного слоя по полиэтиленовой пленке можно пользоваться
данными прил. 4. При проектировании сооружений с напором свыше 10 м величину m надлежит определять
экспериментальным путем.
Для грунтов,
используемых в подстилающем и защитном слоях, должны регламентироваться
следующие характеристики: зерновой состав; плотность; коэффициент трения
материала подстилающего и защитного слоев по полиэтилену; содержание
водорастворимых солей; содержание органических примесей; содержание и состав
солей, растворимых в складируемой сточной жидкости.
В проекте производства работ по созданию
противофильтрационного устройства из полиэтиленовой пленки дополнительно к
вопросам, рассматриваемым в соответствии с требованиями инструкции по
разработке этих проектов, необходимо отразить вопросы: укладки пленочного
устройства с учетом конкретных условий строительства; организации контроля
качества работ; безопасного ведения работ; доставки, разгрузки и хранения
рулонов пленки; изготовления, хранения и транспортировки на место укладки
полотнищ, сваренных из пленки.
1 – основное полотнище; 2 – боковое полотнище: 3 – угловое
полотнище;
4 –швы сварки в цехе; 5 – монтажные швы: 6 –часть экрана,
заделываемая в траншею вокруг карьера
Рисунок 1 – Вариант размещения полотнищ на карте
экранирования
Перед
началом работ по изготовлению полотнищ пленки составляется план их размещения
на карте экранирования с учетом их взаимозаменяемости (рис. 1).
Рулоны полиэтиленовой пленки и липкая
полиэтиленовая лента хранятся в заводской упаковке в горизонтальном положении в
закрытом сухом помещении при температуре не выше плюс 30 °С. Рулоны защищены от
прямых солнечных лучей. На гребне откоса карьера край пленочного элемента
должен заводиться в траншею и засыпаться грунтом.
Хождение
людей по уложенной пленке допускается лишь в случае крайней необходимости и
только в мягкой обуви. Величина нахлеста при сварке должна составлять 0,2 – 0,3
м. Края пленки должны защищаться от загрязнения. При сварке в полевых условиях
контактным способом в обязательном порядке должен выполняться двойной шов.
Прочность шва, сваренного в полевых условиях, должна быть не ниже 60 %
прочности основного материала. Соединение пленок с помощью липкой
полиэтиленовой ленты должно производиться двойным швом с немедленной пригрузкой
грунтом.
Литература:
1.
Б. Ф. Перевозников,
Г. Н. Плужник. Карьеры – водоёмы при устройстве автомобильных дорог.
Обзорная информация.Выпуск 8. – М.: Информавтодор, 1994. – 84с.
2.
Инструкция
по проектированию и строительству противо-фильтрационных устройств из
полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов. СН 551 – 82 / Госстрой СССР.
– М.: Стройиздат, 1983. – 40 с.