2.3. Ресурсосберегающие методы берегоукрепления в створах подводных переходов

Рис. 2.4. Балластировка закрепленным грунтом в виде сплошной полосы (а) и в виде пере­мычки (б): 1—трубопровод; 2—полоса закрепленного грунта; 3-—обычный грунт; 4—плодо­родный слой грунта

Во втором случае закрепленный грунт используют совместно либо с при-грузамитипа УБО (рис. 2.5а), либо железобетонными плитами (рис. 2.56), либо с нетканым синтетическим материалом (рис. 2.5г), либо с сеткой на основе тек­стильного стекловолокна (рис. 2.5е).

> Выбор конструкции балластного пригруза с использованием закреплен­ных грунтов зависит от вида и состояния грунта, наличия и мощности грунтов растительного происхождения, профиля и степени обводненности траншеи, наличия изгибов трубопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях, наличия минеральных грунтов, пригодных к закреплению и времени произ­водства работ.

22

Восстановление и укрепление берегов в створах подводных перехо­дов—заключительная технологическая операция при их сооружении.

С В настоящее время традиционными методами берегоукрепления являются применение каменной наброски и устройство покрытий из сборных железобе­тонных ILJIHT^J

i Каменную наброску изготовляют из сортированного и несортированного естественного рваного и булыжного камня, изверженных (гранит, базальт, ме-нит, порфит, диобаз и др.) и осадочных (кремнистый песчаник, кварцит, плот­ные известняки) пород. Крепление каменной наброской состоит из нескольких слоев — слоя камня и от одного до трех слоев обратного фильтра или дренирую­щего слоя (подготовки) из песка, щебня и гравия. Применяют также отсыпку камня на хворостяной тюфяк, многослойные крепления из тростника, досок, плиточного камня и гравия.

23

Применение каменной наброски при укреплении подводных откосов не требует проведения водолазных работ, а сами работы полностью механизиро­ваны (материалы доставляют водным транспортом к месту укладки, отсыпку производят плавучим краном с борта). Крепление каменной наброской не под­вержено разрушению при неравномерных осадках берегового откоса. Поэтому его можно осуществлять практически в любых грунтовых условиях.

Однако крепление из каменной наброски подвержено разрушению при подвижках ледяного покрова. Кроме того, вследствие водопроницаемости пок­рытия происходит постепенное вымывание обратного фильтра, а затем—раз­мыв берега. Наконец, само возведение набросных креплений требует большого количества камня, что приводит к значительным транспортным расходам, а зна­чит—к удорожанию и увеличению сроков строительства берегоукрепления.

В качестве примера приведем данные из опыта жстшуЖйЩШ Тгодводных переходов в ОАО «МЫ „Дружба"» [И]. На его балансе находится 114 ниток таких переходов общей протяженностью более 100 км (более 20 км по зеркалу воды). В ходе плановых мероприятий по нормализации руслового процесса в створе подводных переходов, здесь в 1986... 1992 гг. были проведены рабо­ты по отсыпке щебнем в объеме 53 тыс. м³, а в 1995...2000 г.г. —15,9 тыс. м³. Эти меры, с одной стороны, позитивно повлияли на положение нефтепроводов, а с другой—отрицательно сказались на гидрологии реки: усилился процесс размыва левобережного склона русла, вызванный смещением гидродинами­ческой оси потока в сторону левого берега, и появились наносы на вышележа­щих участках русла.

Покрытия из сборных железобетонных плит делятся на две группы:

1. покрытия из разрезных плит, состоящие из отдельных плит, уложенных на обратный фильтр, без омоноличивания швов между ними;

2. покрытия из плит, уложенных на подготовку из щебня, песка и гравия с последующим омоноличиванием стыков между плитами. Покрытия первой группы используют при возможности неравномерных

осадок берегового откоса; при интенсивном изменении уровня воды в водоеме или уровня грунтовых вод в теле откоса; при фильтрации из откоса грунтовых вод; при необходимости укрепления подводных откосов; при проведении бере­гоукрепительных работ в зимнее время. Размеры плит определяются внешни­ми воздействиями, а также условиями их транспортировки и монтажа. Плиты связывают между собой металлическими хомутами, образующими шарнирное сдединение, или же связкой арматурных выпусков.

( Покрытия второй группы используют в случае необходимости устрой-ства водо- и грунтонепроницаемого покрытия. Для данного способа крепления характерным является то, что уложенные на откос отдельные железобетонные плиты омоноличивают в корты, причем стыки между плитами равнопрочны материалу плит. Сами плиты опираются на упор.

24

Недостатками покрытий из сборных железобетонных плит являются: необходимость тщательной планировки откосов; сравнительная трудность ре­монта; высокая стоимость и значительная продолжительность строительства берегоукреплений. '

Новые ресурсосберегающие конструкции берегоукреплений были разра­ботаны на кафедре «Сооружение трубопроводов» УГНТУ. Они предусматрива­ют использование грунтов, закрепленных специальным вяжущим веществом. Благодаря закреплению грунт, извлеченный из траншей, заменяет многие при­возные материалы. J

Рецептзфа*нефтяного вяжущего вещества ВМТ летней и зимней модифи­кации разработана коллективом сотрудников УГНТУ. Вяжущее для магист­ральных трубопроводов летнее (ВМТ-Л) готовят в заводских условиях компа­ундированием 70...80 % тяжелых нефтяных остатков (гудрон, крекинг-остаток, вакууммированный крекинг-остаток) и 20...30 % легкого газойля, получаемого замедленным коксованием или термокрекингом. Зимнее вяжущее вещество (ВМТ-3) состоит из тяжелых нефтяных остатков и флегмы термического кре­кинга дистиллятного сырья. В целом, вяжущее вещество ВМТ представляет собой темную маслянистую жидкость плотностью 980... 1040 кг/м³ с температу­рой застывания -5...-8 °С для летней и -25 °С для зимней модификаций.

Обработка грунта, залегающего непосредственно в районе строительства подводного перехода, выполняется с целью значительного увеличения проч­ности на сжатие и изгиб, морозо-, водостойкости и стойкости к действию ат­мосферы, а также для уменьшения проницаемости и деформируемости.

^/ Рассмотрим конструкции берегоукрепления с использованием закреплен­ных грунтов.

Горизонт боды обеспеченностью ^Н1 %

Щ////5^//Ж^

Рис. 2.6. Монолитное покрытие из закрепленного грунта: 1 —трубопровод; 2 — покрытие из закрепленного грунта

25

Наиболее простая конструкция — покрытие из закрепленных грунтов в виде монолитной плиты, которое можно выполнять с армированием либо без него (рис. 2.6). Такая конструкция применяется при укреплении береговых откосов, полностью свободных от воды (например, в период низкого горизонта вод или в условиях периодического обводнения).

При необходимости укрепления наряду с надводной частью берегового откоса и его подводной части используют комбинированную конструкцию бе-регоукрепления, выполненную из закрепленного грунта и каменной наброски (рис. 2.7). В этом случае для защиты надводных откосов используют покрытие из закрепленных грунтов в виде монолитной плиты, а подводная часть берега защищена каменной наброской. Сопряжение между ними осуществляется пос­редством упора. Основным недостатком данной конструкции остается высокая стоимость каменной наброски, однако она является единственно возможной.

Строительный горизонт Воды

Горизонт воды обеспеченностью f%

Рис. 2.7. Берегоукрспление из закрепленного грунта с каменной наброской: 1 —трубопровод; 2—каменная наброска; 3—обратный фильтр; 4—упор из сборного железобетона; 5—покрытие из закрепленного грунта

В условиях интенсивных волновых и ледовых воздействий, а также на­личия стока поверхностных вод вдоль откоса используют конструкцию берего-укрепления из закрепленного грунта с каменной наброской и железобетонны­ми плитами (рис. 2.8). Бетонные плиты при этом играют роль дополнительного защитного элемента надводной части берегоукрепления. Однако понятно, что

их использование удорожает стоимость конструкции, требует значительных транспортных расходов по доставке плит к месту монтажа.

Строительный горизонт воды

(1-5) м

Рис. 2.8. Берегоукрепление из закрепленного грунта с каменной наброской и железобетон­ными плитами: 1—трубопровод; 2—каменная наброска; 3—упор из сборного железобетона;

4 — покрытие из сборных железобетонных плит; 5 — подготовка из иесчано-гравийной смеси; 6—покрытие из закрепленного грунта

На рис. 2.9...2.11 показаны конструкции берегоукреплений надводной части откоса, обладающие повышенной устойчивостью к размывающим воз­действиям, волновым и ледовым нагрузкам, но не содержащие железобетон­ных плит. В данном случае покрытия откоса выполнены из использованных автомобильных покрышек в сочетании с закрепленным грунтом.

На рис. 2.9 показана конструкция, где утилизируемые автомобильные пок­рышки уложены параллельными рядами с односторонним нахлестом в направ­лении течения воды. Покрышки сцеплены между собой: в ряду—заклепка­ми 4, а в соседних рядах—хомутами 3. Пространство между покрышками и их внутренняя полость замоноличены закрепленным грунтом. От размыва края берегоукрепления защищены железобетонными плитами. Поверх покрышек прикреплены отражатели 5, представляющие собой участки протекторов авто­мобильных покрышек и служащие для восприятия ледовых нагрузок.

26

27

Рис. 2.9. Покрытие из ути­лизированных автомобиль­ных покрышек, уложенных в закрепленный грунт

AzL

В другой конструкции (рис. 2.10) используются отработавшие свой срок автомобильные покрышки, предварительно разрезанные на три части: две боковины и протекторную часть. Боковины 1 укладываются поверх слоя за­крепленного грунта 4 параллельными рядами с нахлестом как внутри ряда, так и между ними, соединяются между собой заклепками 3. Для увеличения прочности и устойчивости конструкции сквозь боковины в шахматном порядке пропущены протекторные части 2.

2 3 Рис. 2.10. Покрытие из раз-

28

р езанных утилизированных автомобильных покры­шек на слое закрепленного грунта

Повышенной прочностью и устойчивостью отличаются конструкции бе-регоукрепления, приведенные на рис. 2.11. Она включает приямки 2, выпол­ненные на поверхности берегового откоса по ширине укрепления с некоторым интервалом друг о друга; секции утилизированных автомобильных покры­шек 3, уложенных в приямки в шахматном порядке и скрепленных между со­бой струбцинами 4, а также заякоренных в основании приямков с помощью костылей 5 и покрытых слоем закрепленного грунта 1.

Рис. 2.11. Покрытие из цельных утилизированных автомобильных покрышек, засыпанных закрепленным грунтом

Сравнительные технико-экономические показатели различных конструк­ций берегоукрепления приведены в табл. 2.5.

Общие достоинства приведенных (рис. 2.9...2.11) конструкций берего­укрепления с использованием закрепленного грунта по сравнению с традици­онными: сокращение расхода строительных материалов, уменьшение объема транспортных станций, трудоемкости и стоимости строительства, снижение водо- и грунтопроницаемости покрытия, а также повышения устойчивости к неравномерным осадкам береговых откосов.

29

UJ

о

Таблица 2.5 — Основные технико-экономические показатели конструкций берегоукрепления в створах подводных переходов

Конструкция	В расчете на 100 м2 покрытия:			Основные достоинства	Недостатки
	затраты на сооружение, руб	трудоемкость сооружения, чел.ч	расход строительных материалов
Каменная наброска толщиной 1 м на слое гравия толщиной 0,3 м	2232	116,6	Камень 103 м\ гравий 31,5 м3	Простота конструкции. Полная механизация ра­бот. Устойчивость к не­равномерным осадкам	Неустойчивость к ледовым нагрузкам. Возможность вымыва­ния обратного фильтра
Покрытие из сборных железо­бетонных плит толщиной ОД 5 м на слое гравия толщиной 0,35 м	1055	59,2	Гравий 36,8 м3, сборные ж/б плиты 15 м3	Высокое качество плит, изготовленных в завод­ских условиях	Необходимость тщательной подго­товки оснований. Неустойчивость к не­равномерным осадкам. Низкая ремонтопригод­ность
Монолитная плита из закреп­ленных грунтов без армиро­вания	276	2,38	ВМТ-Л 5,32 т	Простота конструкции. Полная механизация работ	При проведении работ откос должен быть сво­боден от воды
Монолитная плита из закреп­ленных грунтов с армированием и анкеровкой	843	25,5	ВМТ-Л 5,32 т, арматурная сетка 0,65 т	Повышенная устой­чивость к волновым и ледовым нагрузкам, к сдвигу и сползанию по откосу	Тоже
Комбинация монолитных плит из закрепленных грунтов с ка­менной наброской	1058	48,2	Анкерные устройства 3, камень 41,2 м3, ВМТ-Л 3,19 т, ж/б блоки 0,8 м3, гравий 12,6 м3	Возможность укрепле­ния подводных откосов	Тоже
Комбинация из монолитной плиты из закрепленных грунтов с каменной наброской и железо­бетонными плитами	1214	59,5	Камень 41,2 м3, ж/б плиты 3 м3, ВМТ-Л 2,13 т, ж/б блоки 0,8 м3, гравий 20 м3	Возможность укрепле­ния подводных откосов. Повышенная устойчи­вость к волновым и ледовым нагрузкам	То же

Покрытие из железобетонных плит с желобами и обваловани­ем из закрепленных грунтов	1115	114,4	Ж/б плиты 15м3, ж/б сваи 2, ВМТ-Л 0,53 т, арматура 0,2 т, анкерное устройство 1, гравий 21 м3	Повышенная устойчи­вость к размыву течени­ем и склоновым стокам, волновым и ледовым нагрузкам, сползанию по откосу	Тоже
Покрытие из автомобильных покрышек, уложенных в закреп­ленный грунт	798	148,2	Покрышки 300, ВМТ-Л 4,56 т, ж/б плиты 2,6 м3, арматура 1,4 т	Повышенная устой­чивость к размыву течением, волновым и ледовым нагрузкам, сползанию но откосу	Значительные затра­ты ручного труда. Возможность произ­водства работ только «по суху»
Покрытия из разрезанных авто­мобильных покрышек на слое закрепленного грунта	674	157,6	Покрышки 250, ВМТ-Л 5,32 т, арматура 0,6 т	Повышенная устойчи­вость к неравномерным осадкам, размыву те­чением	Тоже
Покрытие из секций автомо­бильных покрышек, уложенных в приямки	467	67,4	Покрышки 70, ВМТ-Л 5,32 т	Повышение общей устойчивости укрепляе­мого берега	Тоже