Геосинтетичні матеріали в гідротехнічному будівництві

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГЕОСИНТЕТИЧНІ МАТЕРІАЛИ В ГІДРОТЕХНІЧНОМУ БУДІВНИЦТВІ

Юрцунь Л.М., інженер напрямку гідротехнічне будівництво,

Журба Г.В., інженер, директор ТОВ «Євроізол»

Анотація

Розглянуто питання влаштування протифільтраційних пристроїв при будівництві гідротехнічних споруд з новітніх геосинтетичних матеріалів. Наведені основні типи та конструкції. Описані переваги використання геосинтетичних матеріалів.

Annotation

The issue of barrier (antifiltration facilities) arrangement at building of hydraulic facilities made of new geosynthetic materials is tackled. Basic types and constructions are exemplified. Main advantages of usage of geosynthetic materials were described.

Виклад основного матеріалу

В даний час людство зрозуміло, що природні ресурси нашої планети обмежені і що зростаюче забруднення навколишнього середовища шкодить здоров'ю нинішньому поколінню і може зробити неможливим життя наступним поколінням. Проблеми охорони від забруднення атмосфери, Світового океану, збереження лісів як основних джерел кисню, раціональне використання земельних і водних ресурсів, без яких неможливе існування людства на Землі є глобальними.

Важливу роль в всіх природних процесах на Землі відіграє вода, яка є одним з важливих компонентів життєдіяльності людини, незміною умовою існування всього живого на Землі і найбільш різко реагує на зміни в природних процесах під впливом природної циклічності і антропогенної діяльності.

Гідротехніка спричинює техногенний вплив на навколишнє середовище. На Землі побудовано близько 250 тис. гребель, площа затоплення складає близько 600 тис. кв. км. При цьому вода витрачається на задоволення питних і господарсько-побутових потреб населення, на потреби громадських, комунально-побутових, культурно-просвітницьких, лікувально-профілактичних і інших закладів, на задоволення потреб промисловості. Багато води використовує сільське господарство (зрошення земель) і енергетика.

Разом з тим внаслідок будівництва гідротехнічних споруд виникають такі основні негативні прояви: затоплення сільськогосподарських земель, підтоплення значних територій, промислових площадок, підвищення рівня ґрунтових вод і їх забруднення, зволоження та підтоплення схилів, виникнення оповзнів. Багато води втрачається на фільтрацію через днища та стінки водосховищ, основу і тіло гребель та дамб, днища і укоси каналів, водоймищ, водоприймачів, водозаборів тощо.

Основними способами боротьби по недопущенню негативних впливів є примусовий, пов'язаний із зменшенням втрат води на фільтрацію, і захисний, заснований на будівництві різних типів дренажів, протифільтраційних пристроїв. Зупинимося більш детально на протифільтраційних пристроях.

Традиційно протифільтраційні пристрої виконували з слабопроникних ґрунтів (глинистих і мілкозернистих піщаних, глинобетону) чи негрунтових матеріалів (бетону, залізобетону, бітумних матеріалів) в вигляді верхової чи центральної протифільтраційної призми, екрану, діафрагми, ядра, понуру, шпунту, стінки, в тому числі створену методом «стіна в грунті», цементаційних і інших завіс, а при відповідному обґрунтуванні - в вигляді комбінованої конструкції з ґрунтових і негрунтових матеріалів.

При відсутності на місці будівництва греблі чи дамби грунтів, придатних для протифільтраційних пристроїв, чи при несприятливих кліматичних умовах необхідно передбачити негрунтові протифільтраційні пристрої з асфальтобетону, залізобетону, ін'єкційну діафрагму, а в даний час з полімерних матеріалів - геомембран.

Впровадження в інженерну практику сучасних геомембран і нових геосинтетичних матеріалів розширило можливості проектування гідротехнічних об'єктів. Ці матеріали являють собою науковоємні продукти, розробка і виробництво яких націлено на виконання ними відповідних функцій. Це означає, що функціональне призначення геосинтетичного матеріалу визначає область його застосування, а з іншої сторони, певні види геосинтетиків можуть бути спеціально націлені і виготовлені для вирішення поставленої задачі. геосинтетичний матеріал будівництво гідротехнічний

Основні функції, які виконують геосинтетики в області захисту від негативних проявів, такі:

1) Ізоляція - запобігання міграції рідин і газів. Ізоляційні властивості геомембран використовуються:

· для створення протифільтраційних екранів, діафрагм, ядер гребель, дамб, каналів, водоймищ, ставків, водоприймачів тощо;

· для створення протифільтраційних завіс, шпунтів, стін при будівництві гідротехнічних споруд;

· в організації місць поховання промислових відходів, в тому числі рідких.

2) Захист - запобігання чи зниження можливості локального пошкодження геомембрани чи іншого матеріалу конструкції. Ця функція важлива для забезпечення надійності гідроізоляції гідротехнічних споруд, а також при організації місць поховання відходів. Для захисту геомембран від механічних пошкоджень в основному використовуються поліпропіленові голкопробивні геотекстилі типу НЕТЕКС^® A.

Основним сучасним геосинтетичним матеріалом, що використовується для створення протифільтраційних пристроїв, є геомембрана на основі поліетилену високої щільності (HDPE), яка забезпечує високу надійність споруди, має високі гідроізоляційні властивості, повну водонепроникність, підвищену морозостійкість і високу стійкість до агресивної дії великої кількості хімічних реагентів. Полімерні геомембрани товщиною від 0,75 до 3,0 мм мають високу міцність і еластичність, що дозволяє сформувати ємкості практично любої форми і площі.

Геомембрана ЮНІФОЛ^® - полімерний матеріал, що достатньо довго і успішно використовується в гідротехнічному будівництві. Це рулонний матеріал, що виготовляється з високоякісної сировини - грануляту - поліетилену високої щільності по екструзійній технології, завдяки чому він характеризується високою стійкістю до дії води, ультрафіолетового випромінювання, мікроорганізмів і проростанню коріння рослин, агресивних середовищ, не впливає на якість питної води і є надійним захисним матеріалом з високими антикорозійними і гідроізоляційними властивостями.

В складі геомембрани присутні термостабілізатори і антиоксиданти, які роблять геомембрану ЮНІФОЛ^® стійкою до низьких температур, ультрафіолетового випромінювання і великої кількості агресивних сполук.

Рис. 1 Типи протифільтраційних пристроїв з поліетиленової геомембрани ЮНІФОЛ^®: а, д - екрани, б, в, г - похила і вертикальні діафрагми; 1 - геомембрана ЮНІФОЛ^®; 2 - захисний шар з геотекстилю НЕТЕКС^® чи ґрунту; 3 - при вантаження; 4 - підстиляючий шар з геотекстилю НЕТЕКС^® чи ґрунту; 5 - кріплення краю геомембрани ЮНІФОЛ^®; 6 - дренаж

Під протифільтраційним пристроєм із поліетиленової геомембрани (чи геомембраним протифільтраційним пристроєм) розуміються конструкції, що включають в себе геомембраний елемент, забезпечуючий водонепроникність всього пристрою, підстиляючий і захисний шари.

Протифільтраційні пристрої з поліетиленової геомембрани ЮНІФОЛ^® поділяються на:

а) екрани, які влаштовуються на поверхні напірних укосів гребель, дамб, берегів, а також по дні чаші водоймища (рис. 1, а) і в основі дамби (рис. 1, д);

б) діафрагми вертикальні (рис. 1, в, г) чи похилі (рис. 1, б), що влаштовуються в тілі гребель чи дамб;

в) понури, які є продовженням екранів і влаштовуються на ділянці дна водоймища, що приникає до напірної сторони греблі чи дамби.

По конструкції поперечного профілю протифільтраційні пристрої з поліетиленової геомембрани ЮНІФОЛ^® можуть бути прямими (див. рис. 1, а, б, г) чи ступінчаті (див. рис. 1, в). Застосування ступінчатих конструкцій диктується умовами виконання робіт.

Для гребель чи дамб із малопроникних ґрунтів, що розташовуються безпосередньо на поверхні землі, по умовах виробництва робіт допускається влаштовувати в основі дамби екран з перехоплюючим дренажом, що забезпечуватиме збір і відведення фільтраційної води (рис. 1, д).

Основні конструкції протифільтраційних пристроїв з поліетиленової геомембрани ЮНІФОЛ^® необхідно виконувати одношаровими (рис.2), двошаровим чи комбінованими (рис.3).

Рис. 2 Варіанти конструкції одношарового протифільтраційного пристрою із геомембрани ЮНІФОЛ^®: а - підстиляючий і захисний шари з піску; б - підстиляючий і захисний шари із незв'язного ґрунту з включенням гострокутних частинок, поліетиленова геомембрана ЮНІФОЛ^® захищена с обох сторін геотекстилем НЕТЕКС^®; в - захисний шар із води, підстиляючий - із піску; г - захисний шар із шлаків, підстиляючий - із піску; д - підстиляючий шар з місцевого ґрунту, захисний - із піску: 1 - поліетиленова геомембрана ЮНІФОЛ^®, 2 - підстиляючий шар із ґрунту; 3 - захисний шар із гранта; 4 - захисні шари з геотекстильного полотна; НЕТЕКС^® 5, 6 - відповідно підстиляючий і захисний шари із незв'язного ґрунту з включенням гострокутних частинок; 7 - шар води; 8 - шар шлаку; 9 - основа

Рис. 3 Конструкції двошарового (а, б) і комбінованого (а) протифільтраційного пристрою з поліетиленової геомембрани ЮНІФОЛ^®: а - верхній та нижній протифільтраційні шари виконанні з геомембрани ЮНІФОЛ^®; б - верхній протифільтраційний шар виконаний із геомембрани ЮНІФОЛ^®, нижній - із ущільненої глини; в - протифільтраційний шар виконаний із геомембрани ЮНІФОЛ^®, поверх якої відсипаний глиняний грунт; 1 - поліетиленова геомембрана ЮНІФОЛ^®; 2 - підстиляючий шар із ґрунту; 3 - захисний шар з ґрунту; 4 - основа; 5 - дренажний шар; 6 - дренажна труба; 7 - шар ущільненого глиняного ґрунту; 8 - шар глиняного ґрунту

Геомембрані протифільтраційні пристрої повинні, як правило, виконуватись одношаровими із геомембрани ЮНІФОЛ^®, що вкладається на підстиляючий шар і зверху закивається захисним шаром (див. рис. 2, а). Використання в якості захисного шару - води чи шлаків (див. рис. 2, в, г) повинне бути обґрунтовано в проекті.

Одношарові протифільтраційні пристрої із геомембрани ЮНІФОЛ^®, виконанні з застосуванням захисних шарів з геотекстильного полотна НЕТЕКС^®, що вкладаються з обох сторін геомембрани ЮНІФОЛ^® (див. рис. 2, б), необхідно влаштовувати при наявності в ґрунті підстиляючого і захисного шарів частинок, які можуть пошкодити геомембраний елемент.

При влаштуванні геомембраних протифільтраційних пристроїв каналів, різних ємкостей можливе вкладання поверх захисного шару геомембрани ЮНІФОЛ^® бетонної стяжки, збірного залізобетону, кам'яного кріплення.

Двошарові геомембрані протифільтраційні пристрої, які складаються із двох шарів геомембрани ЮНІФОЛ^®, розділені дренажним шаром з піску, підстиляючого і захисного шарів (див. рис. 3, а), повинні застосовуватись при наявності в стічній рідині токсичних забруднень. Також нижній геомембраний елемент можна замінити шаром ущільненого глиняного ґрунту (рис. 3, б). При цьому шар глиняного ґрунту (суглинок, глина) після ущільнення повинен бути товщиною не менше 0,6 м і щільністю сухого ґрунту не менше 1,6 г/см³.

Комбіновані геомембрані протифільтраційні пристрої повинні складатись із геомембрани ЮНІФОЛ^® і укладеного поверх неї глиняного шару, а також підстиляючого і захисного шарів (рис. 3, в).

Укоси гребель та дамб повинні бути захищені спеціальними кріпленнями, розраховані на дію багатьох факторів: хвиль, льоду, плаваючих предметів, атмосферних опадів і ряду інших факторів.

Необхідно відмітити, що практика проектування, будівництва і експлуатації існуючих гідротехнічних споруд показує високу надійність поліетиленових геомембран в якості протифільтраційних пристроїв. В Україні геомембрана ЮНІФОЛ^® була застосована на багатьох об'єктах, одними з яких є наступні:

Велика популярність геомембран в якості протифільтраційних пристроїв зумовлена наступними характеристиками і перевагами матеріалу:

· високою механічною міцністю і пластичністю при низьких температурах - 40єС;

· абсолютною водонепроникністю;

· стійкістю до ультрафіолетового випромінювання;

· високою тріщиностійкістю і стійкістю до теплового старіння;

· високою стійкістю до хімічно агресивним середовищам;

· сейсмічною стійкістю за рахунок здатності сприймати нерівномірні навантаження грунтів;

· високою стійкістю до дії мікроорганізмів і проростанню коріння рослин;

· високою швидкістю і простотою монтажу, можливістю вкладання в різні пори року;

· терміном експлуатації - не менше 100 років.

Необхідно зазначити, що використання геомембран при будівництві гідротехнічних споруд, дозволяє покращити роботу конструкції, її функціональні характеристики, зменшити об'єми і терміни виконання робіт, а також в деякій мірі не допустити негативний вплив на оточуюче середовище.

Література

1. СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита територии от затопления и подтопления /Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 20 с.

2. СНиП 2.06.05-84*. Плотины из грунтовых материалов /Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. 72 с.

3. Инструкция по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов. СН 551-82. /Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1983. 40 с.

4. Технология применения Юнифол HDPE - свалки. /Ретр Когоутек, Ярослав Тучек/ - Juta, 2001. 34 с.

Размещено на Allbest.ru