Спосіб спорудження протизсувного дренажного елемента бетонного облицювання зрошувального каналу

Реферат: Спосіб спорудження протизсувного дренажного елемента бетонного облицювання зрошувального каналу, який включає комплектування дренажної труби з перфорованої пластмасової труби шляхом встановлення на передньому торці пластмасової труби заглушки та обмотування пластмасової труби фільтром з рулонного геотекстильного матеріалу, буріння в бетонному облицюванні каналу та ґрунтовому масиві горизонтальної свердловини буровим робочим органом, витягання із горизонтальної свердловини бурового робочого органу, введення в горизонтальну свердловину дренажної труби та спорудження в усті дрени з'єднувального блока з монолітного бетону для герметичного з'єднання гирлового торця дренажної труби з бетонним облицюванням каналу. Буріння горизонтальної свердловини здійснюють у два етапи - на першому етапі утворюють горизонтальний отвір в бетонному облицюванні каналу за допомогою перфоратора з буровим робочим органом діаметром 10-50 мм шляхом вибурювання в ударно-обертальному режимі ряду технологічних отворів по попередньо розміченому периметру горизонтального отвору в бетонному облицюванні з наступним видаленням бетонної серцевини з горизонтального отвору, а на другому етапі вибурюють горизонтальну свердловину в ґрунтовому масиві в обертальному режимі за допомогою перфоратора з шнековим буровим робочим органом діаметром, який у 1,02-1,25 рази менший від діаметра горизонтального отвору в бетонному облицюванні каналу та у 1,2-2,0 рази більший від діаметра дренажної труби, при цьому операцію витягання із горизонтальної свердловини шнекового бурового робочого органу здійснюють в режимі робочого обертання бурового робочого органу, а операцію введення в горизонтальну свердловину дренажної труби починають після закінчення операції витягання із горизонтальної свердловини шнекового бурового робочого органу з мінімальним проміжком часу, який не перевищує 10 с. UA 83936 U (12) UA 83936 U UA 83936 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до гідротехніки і може бути використана для підвищення стійкості бетонних протифільтраційних облицювань зрошувальних каналів, які прокладені у водонасичених ґрунтах і працюють в складних гідрогеологічних умовах при різких коливаннях рівня ґрунтових вод та рівня води в каналі. Відомий спосіб спорудження протизсувних елементів бетонного облицювання каналів, який здійснюють шляхом випущення назовні кінців арматури залізобетонних плит облицювання каналу та їх з'єднання між собою в вузол (Патент РФ № 2251606, МПК Е02В5 /02, Е023/16. Заявка 2003128901/03 від 29.09.2003. Опубл. 10.05.2005). Недоліком відомого способу є те, що він не забезпечує достатньої протизсувної міцності з'єднання залізобетонних плит в напрямі від масиву перезволоженого ґрунту до порожнини каналу, в напрямі, якому ґрунтові води чинять тиск на облицювання каналу. Найближчим аналогом по технічній суті і досягненню ефекту є спосіб спорудження протизсувного дренажного елемента бетонного облицювання зрошувального каналу, який включає комплектування дренажної труби з перфорованої пластмасової труби шляхом встановлення на передньому торці пластмасової труби заглушки та обмотування пластмасової труби фільтром з рулонного геотекстильного матеріалу, буріння в бетонному облицюванні каналу та ґрунтовому масиві горизонтальної свердловини буровим робочим органом, витягання із горизонтальної свердловини бурового робочого органу, введення в горизонтальну свердловину дренажної труби та спорудження в усті дрени з'єднувального блока з монолітного бетону для герметичного з'єднання гирлового торця дренажної труби з бетонним облицюванням каналу (див. «Методические рекомендации по проектированию и технологии сооружения конструкций застенного и бестраншейного трубчатого дренажа. - М.: Министерство транспортного строительства. СОЮЗДОРНИИ,1989. - 23 с. (рис. 1 та розділ 6). Недоліком відомого способу є складність його застосування, у зв'язку з необхідністю використання обсадних труб, а також недостатня його ефективність при реконструкції бетонних облицювань зрошувальних каналів, які прокладені у водонасичених ґрунтах і працюють в і працюють в складних гідрогеологічних умовах при різких коливаннях рівня ґрунтових вод та рівня води в каналі. В основу корисної моделі поставлено задачу спрощення та підвищення ефективності процесу спорудження протизсувного дренажного елемента бетонного протифільтраційного облицювання зрошувальних каналів, які прокладені у водонасичених ґрунтах і працюють вскладних гідрогеологічних умовах при різких коливаннях рівня ґрунтових вод та рівня води в каналі. Поставлена задача вирішується тим, що буріння горизонтальної свердловини здійснюють у два етапи - на першому етапі утворюють горизонтальний отвір в бетонному облицюванні каналу за допомогою перфоратора з буровим робочим органом діаметром 10...50 мм шляхом вибурювання в ударно-обертальному режимі ряду технологічних отворів по попередньо розміченому периметру горизонтального отвору в бетонному облицюванні з наступним видаленням бетонної серцевини з горизонтального отвору, а на другому етапі вибурюють горизонтальну свердловину в ґрунтовому масиві в обертальному режимі за допомогою перфоратора з шнековим буровим робочим органом діаметром, який у 1,02-1,25 рази менший від діаметра горизонтального отвору в бетонному облицюванні каналу та у 1,2-2,0 рази більший від діаметра дренажної труби, при цьому операцію витягання із горизонтальної свердловини шнекового бурового робочого органу здійснюють в режимі робочого обертання бурового робочого органу, а операцію введення в горизонтальну свердловину дренажної труби починають після закінчення операції витягання із горизонтальної свердловини шнекового бурового робочого органу з мінімальним проміжком часу, який не перевищує 10 с. В процесі спорудження в усті дрени з'єднувального блока з монолітного бетону в монолітний бетон занурюють анкери, на які закріплюють клапан з еластичного матеріалу у вигляді гнучкої пластини, призначеної для закриття нею гирлового торця дренажної труби з боку порожнини каналу та перекриття руху води з порожнини каналу через дренажну трубу у ґрунтовий масив, а поверхню укосу з'єднувального блока вирівнюють для забезпечення щільного прилягання до неї клапана. За потребою спорудження вздовж каналу ряду інших протизсувних дренажних елементів, після утворення горизонтального отвору в бетонному облицюванні каналу наступну операцію буріння горизонтальної свердловини в ґрунтовому масиві починають з інтервалом часу, необхідним для утворення 2-4 сусідніх горизонтальних отворів в бетонному облицюванні каналу. Викладена суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких показано поперечний переріз бетонного протифільтраційного облицювання каналу в різні моменти процесу 1 UA 83936 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спорудження протизсувного дренажного елемента: на Фіг. 1 - на початковій стадії процесу; на Фіг. 2 - в момент утворення горизонтального отвору в бетонному облицюванні каналу; на Фіг. 3 в момент буріння горизонтальної свердловини в ґрунтовому масиві; на Фіг. 4 - в момент введення в горизонтальну свердловину дренажної труби; на Фіг. 5 - в момент закінчення операції спорудження в усті дрени з'єднувального блока з монолітного бетону; на Фіг. 6 - вид А на Фіг. 5. Спосіб спорудження протизсувного дренажного елемента 1 виконують для захисту від зсувів раніше побудованого бетонного облицювання 2 зрошувального каналу 3. Бетонне облицювання 2 укладене на протифільтраційний екран 4 з полімерної плівки і складається з залізобетонних плит 5 на укосах каналу 3 і монолітного бетону 6 і 7, укладеного на дно і бровки каналу 3. Зсуви облицювання 2 виникають під дією тиску на нього ґрунтових вод в період спорожнення каналу 3. В момент максимального підйому рівня 8 ґрунтових вод ґрунтові води чинять максимальний тиск 9 на облицювання 2. Спорудження протизсувного дренажного елемента 1 виконують в момент найнижчого рівня 10 ґрунтових вод, при якому ґрунтові води чинять мінімальний тиск 11 на облицювання 2. На підготовчій стадії робіт виконують комплектування дренажної труби 12 з перфорованої пластмасової труби 13 шляхом встановлення на передньому торці пластмасової труби 13 заглушки 14 та обмотування пластмасової труби 13 фільтром 15 з рулонного геотекстильного матеріалу. На підготовчій стадії робіт виконують також розмітку периметра 16 горизонтального отвору 17 в нижній частині плити 5 бокового укосу облицювання 2. Розмітку периметра 16 виконують з урахуванням забезпечення можливості вільного проходження через горизонтальний отвір 17 робочого органу для буріння горизонтальної свердловини 18 в ґрунтовому масиві. Для цього розмітку периметра 16 виконують за умовою, що його проекція на вертикальну подовжню площину симетрії 19 каналу 3 буде мати форму окружності діаметром D0. Величину діаметра D0 обирають за таких умов: D0 = (1,02-1,25) Dгc; Dгc = (1,2-2,0) Dф, де Dгc діаметр горизонтальної свердловини 18 в ґрунтовому масиві; Оф - діаметр зовнішньої поверхні фільтра 15. При виконанні основних робіт спочатку утворюють горизонтальний отвір 17 в бетонному облицюванні 2 за допомогою перфоратора 20 з буровим робочим органом 21. Для цього по зовнішній межі периметра 16 робочим органом 21 в ударно-обертальному режимі вибурюють ряд технологічних свердловин 22 діаметром 10...50 мм. Після цього бетонну серцевину 23, відокремлену від облицювання 2 рядом технологічних свердловин 22, подрібнюють молотом та видаляють. На перфораторі 20 буровий робочий орган 21, призначений для буріння бетону, замінюють шнековим робочим органом 24, призначеним для буріння ґрунту. Шнековий робочий орган 24 вводять в горизонтальний отвір 17, а потім в обертальному режимі ним вибурюють горизонтальну свердловину 18 в ґрунтовому масиві. По закінченню вибурювання горизонтальної свердловини 18 шнековий робочий орган 24 виводять з порожнини горизонтальної свердловини 18, не вимикаючи його обертання. А після цього зразу ж з мінімальним проміжком часу, який не перевищує 10 с, в порожнину горизонтальної свердловини 18 вводять дренажну трубу 12. Потім гирловий кінець дренажної труби 12 з'єднують з облицюванням 2 за допомогою з'єднувального блока 25 з монолітного бетону. Для цього гирловий торець дренажної труби 12 закривають технологічною заглушкою 26, а горизонтальний отвір 17 в бетонному облицюванні 2 заповнюють бетонною сумішшю. Потім в бетонну суміш з'єднувального блока 25 занурюють анкери 27, на які закріплюють клапан 28 з еластичного матеріалу у вигляді гнучкої пластини. Поверхню 29 укосу з'єднувального блока 25 вирівнюють для забезпечення щільного прилягання до неї клапана 28. Для цього робочу поверхню клапана 28 притискують до поверхні 29 з'єднувального блока 25 з бетонної суміші та залишають клапан 28 у такому стані до тужавлення бетонної суміші. В кінці тужавлення бетонної суміші піднімають клапан 28, з гирлового торця дренажної труби 12 виймають технологічну заглушку 26. Приклад застосування способу. Для захисту облицювання 2 каналу З від зсувів силою максимального гідростатичного тиску 9 споруджують протизсувний дренажний елемент 1, основною робочою частиною якого є дренажна труба 12. На підготовчій стадії робіт підготовлюють до укладання дренажну трубу 12 та розмічають периметр 16 горизонтального отвору 17 в бетонному облицюванні 2. Дренажну трубу 12 виготовляють з перфорованої пластмасової труби 13 довжиною наприклад 1,5 м та діаметром 50 мм. Передній торець труби 13 заглушують заглушкою 14, виготовленою, наприклад, з дерева, а робочу поверхню труби 13 обгортають фільтром 15, наприклад, рулонним геотекстильним матеріалом діаметром, наприклад, Dф = 100 мм. Периметр 16 горизонтального отвору 17 розмічають на поверхні залізобетонної плити 5, товщиною, наприклад, 100 мм, на відмітці наприклад 0,15 м від поверхні дна каналу 3. Розмір периметру 16 визначають за діаметром D0 його проекції на площину 19, 2 UA 83936 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 який в свою чергу визначають за діаметром Dгс горизонтальної свердловини 18 та за діаметром Dф фільтра 15. Наприклад, визначають: Dгc= (1,2-2,0) Dф = 2,0 Dф = 2,0·100=200 мм; D0 = (1,021,25) Dгc = 1,2 Dгc = 1,2·200=240 мм. З урахуванням діаметра D0 = 240 мм визначають на плиті 5 контур периметру 16. По периметру 16 з зовнішньої його сторони вибурюють в плиті 5 ряд технологічних свердловин 22 діаметром наприклад 30 мм за допомогою перфоратора 20 з робочим органом, призначеним для буріння свердловин в бетоні. В кінці буріння бетонну серцевину 23, відокремлену від плити 5 рядом свердловин 22, подрібнюють молотом та видаляють з утвореного горизонтального отвору 17 в плиті 5 облицювання 2. Через горизонтальний отвір 17 в кінці його вибурювання буде інтенсивно поступати вода з ґрунтового масиву. Далі витрати води через горизонтальний отвір 17 будуть зменшуватись до певного мінімуму. Тому для стабілізації витрат води з ґрунтового масиву наступну операцію буріння горизонтальної свердловини 18 в ґрунтовому масиві виконують після буріння інших, наприклад двох сусідніх горизонтальних отворів 17 в облицюванні 2 по довжині каналу 3. Горизонтальну свердловину 18 вибурюють при мінімальних витратах води через горизонтальний отвір 17 за допомогою перфоратора 20 та шнекового робочого органу 24 в обертальному режимі. Після вибурювання горизонтальної свердловини 18 витягання робочого органу 24 здійснюють при його обертанні. В порожнину горизонтальної свердловини 18 вводять дренажну трубу 12, наприклад за 6 с. За цей проміжок часу діаметр свердловини 18, який в кінці її буріння дорівнював Dгc = 200 мм, не встиг зменшитись до розміру діаметра фільтра Dф = 100 мм, що дало можливість вільно ввести дренажну трубу 12 в порожнину свердловини 18. Далі гирловий торець дренажної труби 12 закривають технологічною заглушкою 26, наприклад пучком очерету. В порожнині горизонтального отвору 17 споруджують з'єднувальний блок 25 з монолітного бетону. Для цього горизонтальний отвір 17 заповнюють бетонною сумішшю, в яку занурюють анкери 27, з закріпленим до них клапаном 28 з еластичного матеріалу, наприклад у вигляді гумовотканинної пластини товщиною 10 мм. Робочу поверхню клапана 28 притискують до поверхні 29 з'єднувального блока 25 з бетонної суміші. Через добу клапан 28 піднімають, а з горлового торця дренажної труби 12 виймають технологічну заглушку 26. Відомості, які підтверджують можливість здійснення корисної моделі. Корисна модель належить до гідротехніки і може бути використана для підвищення стійкості бетонних облицювань зрошувальних каналів, які прокладені у водонасичених ґрунтах і працюють в умовах різких коливань рівнів води. Очікується впровадження запропонованого технічного рішення при реконструкції у 2013 році ділянок Північно-Кримського каналу, пошкоджених зсувними процесами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб спорудження протизсувного дренажного елемента бетонного облицювання зрошувального каналу, який включає комплектування дренажної труби з перфорованої пластмасової труби шляхом встановлення на передньому торці пластмасової труби заглушки та обмотування пластмасової труби фільтром з рулонного геотекстильного матеріалу, буріння в бетонному облицюванні каналу та ґрунтовому масиві горизонтальної свердловини буровим робочим органом, витягання із горизонтальної свердловини бурового робочого органу, введення в горизонтальну свердловину дренажної труби та спорудження в усті дрени з'єднувального блока з монолітного бетону для герметичного з'єднання гирлового торця дренажної труби з бетонним облицюванням каналу, який відрізняється тим, що буріння горизонтальної свердловини здійснюють у два етапи - на першому етапі утворюють горизонтальний отвір в бетонному облицюванні каналу за допомогою перфоратора з буровим робочим органом діаметром 10-50 мм шляхом вибурювання в ударно-обертальному режимі ряду технологічних отворів по попередньо розміченому периметру горизонтального отвору в бетонному облицюванні з наступним видаленням бетонної серцевини з горизонтального отвору, а на другому етапі вибурюють горизонтальну свердловину в ґрунтовому масиві в обертальному режимі за допомогою перфоратора з шнековим буровим робочим органом діаметром, який у 1,02-1,25 рази менший від діаметра горизонтального отвору в бетонному облицюванні каналу та у 1,2-2,0 рази більший від діаметра дренажної труби, при цьому операцію витягання із горизонтальної свердловини шнекового бурового робочого органу здійснюють в режимі робочого обертання бурового робочого органу, а операцію введення в горизонтальну свердловину дренажної труби починають після закінчення операції витягання із горизонтальної свердловини шнекового бурового робочого органу з мінімальним проміжком часу, який не перевищує 10 с. 3 UA 83936 U 5 10 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в процесі спорудження в усті дрени з'єднувального блока з монолітного бетону в монолітний бетон занурюють анкери, на які закріплюють клапан з еластичного матеріалу у вигляді гнучкої пластини, призначеної для закриття нею гирлового торця дренажної труби з боку порожнини каналу та перекриття руху води з порожнини каналу через дренажну трубу у ґрунтовий масив, а поверхню укосу з'єднувального блока вирівнюють для забезпечення щільного прилягання до неї клапана. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що за потребою спорудження вздовж каналу ряду інших протизсувних дренажних елементів, після утворення горизонтального отвору в бетонному облицюванні каналу наступну операцію буріння горизонтальної свердловини в ґрунтовому масиві починають з інтервалом часу, необхідним для утворення 2-4 сусідніх горизонтальних отворів в бетонному облицюванні каналу. 4 UA 83936 U 5 UA 83936 U 6 UA 83936 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7