6.7. Намыв глинистых грунтов

Под глинистыми грунтами, применяемыми для намыва, подразумевают лессы, суглинки и глины, содержащие кроме пылеватых и глинистых фракций некоторое количество песчаных фракций.

Намыв глинистых грунтов выполняют в зависимости от их поведения при разработке.

Существуют приемы, позволяющие избавиться от повышенного содержания глинистых фракций и их агрегатов в карьерном грунте при намыве. Так, в случае повышения содержания фракций мельче 0,005 мм и агрегатов размером 0,1 мм в намываемом грунте до 20 % может быть применен усиленный сброс, в результате которого они будут практически полностью отмыты. Но повышенный отмыв мелочи увеличивает стоимость строительства и может нарушить природное экологическое равновесие в результате загрязнения территории и водоисточника отмытым грунтом, если не принять специальные меры. Эти меры состоят в повторном осветлении сбросной воды в специально сооружаемых для этого отстойниках и в работе с водооборотом, а также в применении химических и физических средств для осаждения в прудке-отстойнике мелочи и сбросе чистой воды.

Это может быть реализовано, например, перепуском гидросмеси в дополнительные отстойники (рис. 6.13).

При таком способе намыва грунт, содержащий более крупные частицы, откладывается в упорной призме, повышая водопроницаемость этого участка плотины, что способствует консолидации грунтовой массы в результате фильтрации и водоотдачи.

При намыве сооружений из лессовидных суглинистых грунтов, содержащих до 60 % пылеватых и глинистых частиц, размеры упорной призмы могут быть недостаточны для обеспечения устойчивости сооружения. Консолидация грунта при этом протекает в течение длительного времени. Применение же таких способов интенсификации обезвоживания, как электроосмос, электроподсушка, строительный дренаж и др., либо малоэффективно, либо чрезвычайно дорого. Наиболее простым и эффективным способом обезвоживания намытого грунта, особенно в условиях жаркого климата, является естественная сушка. Однако при увеличении толщины намываемого слоя грунта вследствие образующейся на его поверхности корки период сушки значительно удлиняется.

Рис. 6.13. Возведение плотины по односторонней схеме

с перепуском гидросмеси в дополнительные отстойники:

1 – отсыпанный верховой клин; 2 – сбросной колодец;

3 – дополнительный отстойник; 4 – перепускные прорези;

5 – отвалы вскрышного грунта; 6 – упорная намывная призма

плотины; 7 – трубопровод; 8 – дамбы обвалования

При намыве недиспергирующихся грунтов используют свойства плотных суглинков и глин полутвердой и полупластичной консистенции при разработке их специальными фрезами образовывать куски и комья размерами до 300 мм. Поступая на намыв, такие куски и комья со временем омоноличиваются под действием силы тяжести вышележащих слоев и собственного веса и образуют плотный массив. Такой кусковой намыв ведут безэстакадным или низкоопорным способом с сосредоточенным выпуском гидросмеси. Он позволяет возводить сооружения обжатого профиля.

При кусковом намыве отток воды происходит очень быстро, практически сразу после намыва, и определяется объемом пор и коэффициентом фильтрации песчаного заполнителя между кусками.

Распределение грунта в сооружении при намыве характеризуется следующими особенностями. В нижней части откоса укладываются диспергированные пылевато-глинистые частицы, выше – песчаный слой, еще выше, вблизи торца трубопровода, – слой, состоящий из кусков глинистых грунтов, который имеет уклон 5–8 %.

Условия омоноличивания и физико-механические свойства намытого массива определяются крупностью кусков: чем крупнее куски (до 30–40 см), тем быстрее омоноличивается массив и тем меньше его свойства отличаются от свойств карьерного грунта (не более чем на 5–8 %).

На основе результатов исследований, анализа опыта намыва конкретных сооружений и способов интенсификации обезвоживания намытых грунтов разработан новый эффективный способ возведения широкопрофильных (ширина основания – более 80 м) сооружений из лессовидных суглинистых грунтов.

По всей ширине карты, исключая упорную призму, каналокопателем, агрегатируемым с болотоходным трактором, нарезают борозды с отсыпкой грунта в продольные отвалы. На площадку между ними рассредоточено подают гидросмесь, ограничивая свободный откос. Интенсификация обезвоживания и уплотнения намытого грунта обеспечивается благодаря водообмену с сухим грунтом отвалов и испарению с поверхности их гребня. Распределительный трубопровод устанавливается на инвентарные опоры высотой, равной высоте (2,0–2,5 м) яруса намыва. Шаг отверстий в распределительном трубопроводе составляет не более 10 м. Длину карт назначают из условия обеспечения расхода гидросмеси – 3–5 л/с на 1 м. Число водосбросных колодцев определяют из условия: один колодец на 60–100 м длины карты, но не менее двух на одной карте. Для намыва следует использовать земснаряд производительностью по грунту не более 150 м³/ч. За каждым земснарядом закрепляется по три карты. На первой карте производится намыв грунта между отвалами, на второй – сушка намытого грунта и на третьей – устройство отвалов и их сушка (рис. 6.14).

Отвалы устраивают перпендикулярно к оси сооружения, шаг их расположения составляет 2,5 м, высота – 0,8–0,9 м, начиная с зоны отложения глинистых частиц. Намыв грунта между отвалами ведется на высоту 0,7–0,8 м. После достижения намытым грунтом оптимальной для уплотнения влажности создаются отвалы для намыва последующего слоя, шаг их смещают на половину их межосевого расстояния. Уровень воды в прудке-отстойнике поддерживают в пределах 0,2–0,4 ширины карты. Высоту и шаг расположения отвалов назначают с учетом используемых машин и из условия обеспечения максимальной интенсивности намыва. При необходимости грунт можно доуплотнять трактором или катком. Число их проходов назначают, исходя из конкретных условий.

Рис. 6.14. Технология намыва широкопрофильного сооружения из суглинистых

грунтов (карты 3, 2, 1 – соответственно устройство отвалов, сушка грунта,

намытого между отвалами, намыв грунта между отвалами):

1 – распределительный трубопровод; 2 – дамба обвалования;

3 – упорная призма; 4 – промежуточная зона; 5 – прудковая зона;

6 – водосбросной колодец; 7 – отсыпаемый клин; 8 – отвалы; 9 – грунт,

намытый между отвалами; 10 – агрегат для устройства отвалов

(D – межосевое расстояние отвалов; B – ширина карт; L – длина карты)

При возведении узкопрофильных (ширина оснований – менее 50 м) сооружений и соответственно малой ширине карты намыва применение вышеуказанного способа неэффективно из-за невозможности производства работ по устройству отвалов и недостаточного для осветления гидросмеси расстояния между отвалами. В этом случае целесообразно использовать комбинированный способ возведения сооружений (рис. 6.15). Производится торцовой намыв по продольным картам с отсыпкой на поверхность намытого грунта слоя сухого. Толщина их должна быть равной соответственно 0,9–1,1 и 0,15–0,3 м. При этом целесообразно для отсыпки сухого грунта использовать экскаватор с рабочим оборудованием драглайн. В этом случае применяется земснаряд производительностью по грунту не более 100 м³/ч. Длина карт – 200–300 м. В конце карты устанавливается водосбросной колодец. Намыв ведут из торца пульпопровода, установленного на опору высотой, равной слою намываемого грунта. После намыва расчетного слоя в начале карты пульпопровод смещают вдоль оси сооружения в направлении водосбросного колодца. После намыва грунта толщиной слоя 1 м по всей длине карты воду сбрасывают и отсыпают экскаватором с рабочим оборудованием драглайн слой сухого грунта толщиной 0,1–0,3 м. За каждым земснарядом закрепляют по три карты. На первой карте идет намыв, на второй создается резерв сухого грунта, который отсыпается на третьей карте.

Рис. 6.15. Схема намыва узкопрофильного сооружения из суглинков

(карты 3, 2, 1 – соответственно создание резерва грунта, отсыпка,

сушка и планировка, намыв грунта): 1 – слой намытого грунта;

2 – слой отсыпанного грунта; 3 – водосбросной колодец;

4 – дамба обвалования; 5 – бульдозер; 6 – экскаватор;

7 – распределительный трубопровод; 8 – резерв сухого грунта

(l – шаг перестановки выпуска гидросмеси)

После достижения намытым грунтом оптимальной влажности производят планировку карты. При необходимости грунт уплотняют механическим путем.

Влагообмен с сухим грунтом и одновременное испарение влаги обеспечивают удовлетворительную скорость обезвоживания и уплотнения намытого грунта. Слой сухого грунта препятствует образованию на намытом грунте плотной пересушенной корки и способствует капиллярному подъему избыточной влаги от намытого грунта к сухому.