Инженерно-геологические аспекты проектирования насосных станций трубопроводов в условиях просадочных грунтов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Кафедра региональной и морской геологии Факультет геологический Специальность 20 304 «Гидрогеология и инженерная геология»

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ) РАБОТА инженерно-геологические АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ ТРУБОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ Работу выполнил М. В. Виноградов Научный руководитель к.г.н., доцент А. А. Остапенко Нормоконтроллер к.г.н., доцент О. Л. Донцова Краснодар 2013

РЕФЕРАТ

Виноградов Марк Владимирович. «Инженерно-геологические аспекты проектирования насосных станций трубопроводов в условиях просадочных грунтов» (дипломная работа) 53 стр. текста, 8 табл., 3 рис., 25 источников.

Дипломная работа состоит из введения, трех глав и заключения.

В работе рассмотрены современные аспекты инженерных изысканий под строительство компрессорной станции на примере КС «Кубанская». Изложена методика проведения инженерно-геологических работ. На основе анализа условий приводятся рекомендации по выбору основного типа фундаментов. Дается обзор геологических особенностей строения рассматриваемой территории, включая физико-географические условия, геологическое строение, а также гидрогеологические условия указанного района.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА. Инженерно-геологические изыскания, компрессорная станция, специфические грунты, инженерно-геологические процессы, бурение, испытание грунтов статическими нагрузками, скважина.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Физико-географический очерк

1.1.1 Климат

1.1.2 Гидрография

1.1.3 Растительность и почва

1.1.4 Экономика

1.1.5 Инженерно-геологическая изученность района

1.2 Геологическое строение

1.3 Гидрогеологические условия

II. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Изученность инженерно-геологических условий

2.2 Физико-географические и техногенные условия

2.3 Геологическое строение

2.4 Гидрогеологические условия

2.5 Физико-механические свойства грунтов

2.6 Специфические грунты

2.7 Геологические и инженерно-геологические процессы

III. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Характеристика проектируемых сооружений

3.2 Цель и задачи инженерных изысканий

3.3 Виды и объемы полевых инженерно-геологических работ

3.4 Методика проектируемых работ

3.4.1 Буровые работы

3.4.2 Отбор монолитов грунтов

3.4.3 Отбор проб воды

3.4.4 Лабораторные работы

3.4.5 Техническое обеспечение проектируемых работ

3.4.6 Метрологическое обеспечение работ

3.5 Инженерно-геологические работы (штамповые испытания)

3.5.1 Результаты испытаний грунтов статическими нагрузками (штампом). Опытные работы ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы — строительство компрессорной станций «Кубанская» необходимо для расширения мощностей транспортировки газа по направлению «Джубга-Лазаревское-Сочи». В свою очередь газопровод позволяет обеспечить надежное и бесперебойное газоснабжение г. Сочи, а также курортной зоны побережья Черного моря. Активно развивать газификацию г. Сочи и Туапсинского района Краснодарского края, повысить качество жизни населения и придать мощный импульс развитию курортного бизнеса региона. А так же обеспечение поставок в газопровод «Россия-Турция».

Объектом исследования являлась строительная площадка для возведения компрессорной станции «Кубанская».

Целью работы было проведение инженерно-геологических изысканий на площадке строительства, обработка данных и составление выводов и рекомендаций.

Задача инженерно-геологических изысканий — комплексное изучение инженерно-геологических условий площадки (рельеф, геологическое строение, гидрогеологические условия, состав, состояния и свойства грунтов, геологические и инженерно-геологические процессы) с целью получения необходимых и достаточных материалов для проектирования, строительства и эксплуатации данного объекта.

Настоящая дипломная работа подготовлена по результатам 2-ой производственной (преддипломной) практики, проходившей в ЗАО «СевКавТИСИЗ» (г. Краснодар).

Работа базируется на теоретических трудах Ананьева В. П., Молокова Л. А., Солодухина М. А., Сафронова Н. Н. и др., а так же ГОСТах, СНиПах, и материалах, полученных автором в процессе прохождения производственной практики.

I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Физико-географический очерк Участок проектируемого строительства расположен на юге европейской части Российской Федерации, в центральной части Краснодарского края, на территории Усть-Лабинского района, в 7−8 км северо-восточнее г. Усть-Лабинск (рис. 1).

Рис. 1 — Местоположение проектируемого объекта

1.1.1 Климат По климатическому районированию для строительства район изысканий относится к подрайону III-Б.

Важным фактором, влияющим на климат района, является циркуляция атмосферы. Проникающий сюда арктический воздух сменяется морскими воздушными массами, холодные вторжения из Казахстана — выносами тропического воздуха из Средиземного моря и Ирана. Весьма существенное влияние на общую циркуляцию оказывает система хребтов Большого Кавказа, пересекающая всю территорию почти в широтном направлении. Близость двух больших незамерзающих морей, омывающих территорию Кавказа, также имеет большое значение. Приходящие извне воздушные массы морского и арктического происхождения поступают обычно в значительной мере трансформированными и под влиянием подстилающей поверхности в довольно короткие сроки окончательно перерождаются в континентальные. Это обуславливает умеренно-континентальный климат района.

Непосредственная близость моря и открытость района для вторжения холодных и тёплых воздушных масс способствует установлению мягкой, неустойчивой зимы, которую нарушают длительные оттепели. Меридиональный обмен и циклоническая деятельность воздушных масс весной и в начале лета обуславливают заметное увеличение числа гроз и ливневых дождей в этот период. Сухую и жаркую погоду летом и устойчивую теплую — осенью обеспечивает ослабление межширотного обмена в июле-августе и вторжение континентального тропического воздуха степей и пустынь. Такую погоду иногда нарушают прорывы западных и южных циклонов сильными ливневыми осадками.

Оценка основных элементов климата выполнена по материалам наблюдений метеостанции (МС) Усть-Лабинск, отдельные характеристики климата представлены по МС Краснодар. Значения основных климатических элементов по материалам наблюдений МС Усть-Лабинск приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Основные климатические элементы по материалам наблюдений МС Усть-Лабинск

Среднегодовая температура воздуха за многолетний период наблюдений по метеостанции Усть-Лабинск составляет 10,6^oС. Среднемесячная температура самого холодного месяца, января — минус 2,4^oС, самого теплого, июля — 23,0^oС. Абсолютный максимум температуры воздуха 43^oС, абсолютный минимум — минус 31^oС. Амплитуда колебания абсолютных температур воздуха 74^oС.

Даты наступления средних суточных температур выше и ниже определенных пределов, а также число дней с температурой, превышающей эти пределы, по наблюдениям МС Усть-Лабинск приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Даты наступления среднесуточных температур, число дней с температурой превышающей эти пределы

По данным наблюдений МС Усть-Лабинск первые заморозки отмечаются во второй половине октября. Средняя дата первого заморозка осенью — 24 октября. В отдельные годы заморозки возможны во второй половине сентября и октября. Средние даты последнего заморозка весной — 7 апреля. При возвратах холодов заморозки возможны в середине марта — начале мая. Средняя продолжительность безморозного периода 199 дней.

Устойчивый переход средней суточной температуры воздуха ниже 0^oС происходит в середине декабря, выше 0^oС — во второй половине февраля.

Расчетные температуры наружного воздуха по МС Краснодар холодного периода года:

1) наиболее холодных суток обеспеченностью 98% (повторяемостью один раз в 50 лет) — минус 27^оС, обеспеченностью 92% (один раз в 12,5 лет) — минус 23^оС;

2) наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 98% - минус 23^оС, обеспеченностью 92% - минус 19^оС;

3) средняя температура воздуха обеспеченностью 94% (повторяемостью один раз в 16,7 лет), которая соответствует температуре воздуха наиболее холодного периода (зимняя вентиляционная) — минус 7^оС;

4) средняя суточная амплитуда температуры наиболее холодного месяца 8,1^оС;

5) продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже 0^оС — 49 дней, средняя температура периода — минус 1,2^оС;

6) продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже 8^оС — 149 дней, средняя температура периода — 2,0^оС;

7) продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже 10^оС — 168 дней, средняя температура периода — 2,8^оС.

Расчетные температуры воздуха тёплого периода года:

1) температура воздуха обеспеченностью 95% (повторяемостью один раз в 20 лет) — 27,4^оС, обеспеченностью 99% (один раз в 100 лет) — 31,1^оС;

2) средняя максимальная температуры воздуха наиболее тёплого месяца 29,8^оС;

3) средняя суточная амплитуда температуры наиболее тёплого месяца 13,2^оС;

Температурный режим почвы, в большей степени, чем температура воздуха, подвержен влиянию локальных микроклиматических факторов, прежде всего — состояния поверхности почвы, её типа, механического состава, влажности, растительного покрова и т. д. 7].

Среднегодовая температура поверхности почвы 13^oС. Абсолютная максимальная температура на почве составляет 69^oС, абсолютная минимальная — минус 35^oС.

Первые заморозки на почве осенью отмечаются в среднем 18 октября, последние заморозки весной — 15 апреля. Средняя продолжительность безморозного периода на почве — 185 дней.

Период, в который отмечается промерзание почвы — декабрь-март. По материалам наблюдений средняя глубина сезонного промерзания грунта из максимальных за зиму составляет 26 см, наибольшая — 52 см.

Нормативная глубина промерзания грунта (под оголенной поверхностью), определенная согласно рекомендациям СНиП 2.02.01−83, по МС Усть-Лабинск составляет — для суглинков — 45 см.

Среднегодовое количество осадков 715 мм. В теплый период года, с апреля по октябрь, выпадает 405 мм осадков (57% от годового), в течение холодного периода, с ноября по март — 310 мм (43%).

Суммы осадков год от года могут значительно отклоняться от среднего значения.

Зимой осадки выпадают в виде дождя и мокрого снега. Наибольшее среднемесячное количество осадков выпадает зимой в декабре, летом — в июле, наименьшее — в августе-сентябре. Режим выпадения летних осадков — ливневой. Суточный максимум осадков — 108 мм.

Нередко дожди сопровождаются грозами, иногда — градом. В среднем за год наблюдается 37 дней с грозами, максимум гроз в году — 50. Среднее число дней с градом в году 1,9 дня, наибольшее — 8 дней. Грозы возможны в любой из месяцев года, но чаще всего в период с мая по сентябрь и не ежегодно.

Снежный покров бывает ежегодно, но отличается неустойчивостью. Устойчивого снежного покрова не бывает в 40% случаев. Средние даты появления снежного покрова — 8 декабря, образования устойчивого снежного покрова — 30 декабря. Число дней со снежным покровом 53 дня.

В период предзимья, вследствие частой смены температуры воздуха, происходит неоднократная смена похолоданий с установлением снежного покрова и оттепелей с полным сходом снега.

Средняя декадная высота снежного покрова на защищенной от ветра местности из наибольших — 19 см, максимальная по наблюдениям — 54 см. Средняя плотность снега на открытой местности при наибольшей декадной высоте — 0,19 г/см³, средний запас воды в снеге из наибольших за зиму — 42 мм. Средняя дата разрушения устойчивого снежного покрова 23 февраля, схода снежного покрова — 21 марта.

Возможны метели. Среднее число дней в году с метелью — 2, наибольшее — 13 дней. Период, в который бывают метели ноябрь-март (МС Краснодар).

Среднегодовая относительная влажность воздуха, характеризующая степень насыщения водяным паром, равна 74%. Наибольшая относительная влажность воздуха наблюдается в холодный период года с октября по март, наименьшая — с апреля по сентябрь.

Среднегодовая упругость водяного пара 10,5 гПа. Годовой ход абсолютной влажности противоположен ходу относительной влажности.

Преобладающими в течение года являются ветры восточного направления.

Несколько реже бывают ветры северо-восточного направления, повторяемость которых увеличивается в летне-осенний период (август-ноябрь), а в сентябре северо-восточные ветры является преобладающим направлением.

Весной и летом (май-июль) несколько увеличивается повторяемость юго-западных ветров. Розы ветров по МС Усть-Лабинск представлены на рисунке 2.

Среднегодовая скорость ветра 3,3 м/с. Наибольшие скорости ветра отмечаются в зимне-весенний период, в феврале-апреле.

Максимальные скорости ветра различной вероятности по МС Усть-Лабинск приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Максимальные скорости ветра различной вероятности

Рис. 2 Повторяемость (%) направлений ветра и число дней со штилем по МС Усть-Лабинск.

Туманы возможны в любое время года, максимум их бывает в ноябре-феврале. Среднее число дней в году с туманами среднее — 43, наибольшее — 61.

Зимы сопровождаются гололёдно-изморозевыми явлениями. Среднее число дней в году с гололёдом — 4,2, с изморозью — 6,3.

Наибольшая непрерывная продолжительность обледенения: при гололёде — 81 час, при изморози — 63 часа.

Максимальная величина отложений на один погонный метр провода по большому и малому диаметрам и максимальный вес отложений по наблюдениям МС Усть-Лабинск приведена в таблице 1.4.

Таблица 1.4 Максимальная величина отложений на 1 погонный метр

По расчетному значению давления ветра — ветровой район II (0.35 кПа (35 кгс/м²).

По расчетному значению веса снегового покрова — снеговой район II (0.95 кПа (95 кгс/м²).

Согласно СП 20.13 330.2011 (Карты районирования территории Российской Федерации по климатическим характеристикам) принимается:

— ветровой район по средней скорости ветра, м/сек, за зимний период — 5

— район по толщине стенки гололеда — III

— район по средней месячной температуре воздуха (°С), в январе — 0°

— район по средней месячной температуре воздуха (°С), в июле — 25°

— район по отклонению средней температуры воздуха наиболее холодных суток от средней месячной температуры (°С), в январе — район 15°.

1.1.2 Гидрография

Территория изысканий расположена в Усть-Лабинском районе. Основным водным ресурсом региона является река Кубань.

Река Кубань — длина 870 км, площадь бассейна 58 тыс. кмІ. Протекает по территории Карачаево-Черкесии, Ставропольского края, Краснодарского края (662 км) и Адыгеи. Общий сток Кубани в Азовское море составляет около 11,0 кмі в год.

Воды Кубани отличаются большой мутностью. Ежегодно она выносит к устью около 9 млн. т взвешенных наносов, В 116 км от устья Кубань отделяет справа рукав, носящий название Протока. Отсюда начинается ее обширная дельта, сильно изрезанная рукавами, густой сетью мелких протоков (ериков) и озер (ильменей). Эта заболоченная и часто затопляемая в период половодья местность носит название Кубанских плавней.

Почти все притоки Кубани берут начало со склонов Большого Кавказа и впадают с левого берега. Справа, со стороны степей Предкавказья, Кубань не принимает ни одного сколь либо значительного притока. Это придает бассейну Кубани резко асимметричное строение; река, таким образом, играет роль как бы большой водоприемной подгорной канавы, собирающей и отводящей в море воды, стекающие со склонов Большого Кавказа.

В нижнем течении, от впадения Лабы до устья, река используется для судоходства.

Река Лаба — образуется слиянием Большой Лабы и Малой Лабы, которые берут начало из ледников на северном склоне Главного хребта Большого Кавказа. Длина (вместе с Большой Лабой) — 347 км, от места слияния с Малой Лабой — 214 км, площадь бассейна 12 500 кмІ. В верхнем течении Лаба и её притоки — бурные горные реки, текущие в глубоких ущельях. В нижнем течении берега реки пологие, течение спокойное. Питание реки смешанное: снеговое, ледниковое и дождевое. Средний расход близ устья 95,7 мі/сек. Лаба замерзает в конце декабря, но не каждый год, вскрывается в конце февраля — начале марта. Используется для орошения[24].

1.1.3 Растительность и почва

Почвы Краснодарского края весьма разнообразны, что связано с неоднородностью рельефа, климата и растительного покрова. Типы почв отражают совокупное воздействие природных процессов, а также влияние человека, и поэтому являются показателем типа географических комплексов.

Придерживаясь географических принципов, почвы края разделены на 4 основные группы:

— почвы равнинной и предгорно-степной зоны края — это черноземы типичные, обыкновенные, карбонатные, выщелоченные, слитные, тучные, каштановые;

— почвы лесостепи, горных и субтропических лесов — серые горнолесные, темно-серые лесные и горнолесные, светло-серые горнолесные, бурые горнолесные, горные дерново-карбонатные, горно-луговые, желтоземы;

— почвы речных долин и дельты р. Кубани — луговые, лугово-черноземные, лугово-болотные, аллювиально-луговые, плавневые, торфяные;

— почвы плавневых районов Азовского побережья и Таманского полуострова — солончаки, солонцы, солоди.

На территории Усть-Лабинского района почвенный покров представлен: черноземами выщелоченными среднегумусными и малогумусными сверхмощными и мощными; черноземами выщелоченными слитыми малогумусными сверхмощными; луговато-черноземными и лугово-черноземными; темно-серыми и серыми лесостепными и лесными почвами.

В пойме рек распространены аллювиальные луговые почвы, которые занимают выровненные и повышенные участки. Почвообразующей породой является слоистый аллювий. Дифференциация почвенного профиля на горизонты выражена слабо, механический состав слоев почвенного профиля неоднороден. Окраска гумусного слоя обычно серая, с оливковым оттенком, содержание гумуса не превышает 3−5%.

Черноземы выщелоченные среднегумусные и малогумусные сверхмощные и мощные расположены на водоразделах горных рек. Основным признаком, отличающим среднегумусные от малогумусных карбонатных черноземов, является более высокое содержание перегноя, что вызывает более темную окраску, лучше выраженную структуру, большую емкость поглощения.

Черноземы выщелоченные слитые малогумусные сверхмощные расположены в междуречье южнее среднегумусных черноземов. Характерной чертой этих почв является высокая плотность горизонта В, представляющего собой во влажном состоянии сплошную слитую массу. Механический состав глинистый, мощность гумусовых горизонтов достигает 180 см, содержание гумуса 5−7%.

Луговато-черноземные и лугово-черноземные почвы имеют довольно большую мощность (до 90 см), темно-серую окраску, хорошую структуру. Механический состав тяжелый, с глубиной становится легче. Содержание гумуса около 4%.

Серые лесостепные и лесные почвы распространены на южной границе района. Характерной особенностью серых лесостепных почв является наличие слитого, очень плотного, тёмноокрашенного горизонта В. Содержание гумуса до 3%. Серые лесные почвы формируются под широколиственными лесами Северо-Западного Кавказа. Механический состав чаще всего суглинистый, утяжеляющийся книзу. Почвы затронуты водной эрозией.

Растительность.

До вмешательства человека на Закубанской равнине растительность была представлена широколиственными лесами из дуба, бука и различных кустарников. Сейчас эта территория представляет собой значительно обезлесенные пологие склоны, занятые сельскохозяйственными антропогенными ландшафтами. В целом, территория Закубанской равнины распахана меньше, чем Прикубанская равнина.

По долинам рек и их притоков растут ольха, верба, кизил, боярышник, калина, крушина, терн, бузина, шиповник, кое-где заросли облепихи.

Животный мир.

В настоящее время степная и лесостепная зоны в крае повсеместно распаханы, уменьшилось количество видов животных, снизилась численность оставшихся.

В первоначальном составе животный мир степей сохранился на небольших участках, не освоенных сельским хозяйством (участки пойм, пойменный лес). В степях много грызунов: обыкновенные полевки, землеройки, мыши, суслики. Встречаются зайцы — русаки, лисицы, ежи, хорьки.

Из птиц обитателями степей являются серые куропатки, хохлатки, удоды, перепела. В весенне-летний период многочисленные колонии грачей, много хищных птиц (степные орлы, коршуны, канюки), питающиеся грызунами и насекомыми.

Из пресмыкающихся в степях водятся ящерицы, ужи, полозы, степные гадюки. Многочисленны насекомые: клопы-черепашки, медведки, оводы, слепни, клещи, кузнечики, сверчки, богомолы, луговые мотыльки, божьи коровки.

В лесостепной зоне распространены животные, характерные для степной и горнолесной зоны. Из млекопитающих здесь обитают степные хори, полевые мыши, кавказские кроты, лесные куницы, кабаны, косули. Разнообразен мир птиц — это синицы, славки, вьюрки, сойки, дрозды, вороны; из хищных птиц распространены лунь и пустельги.

1.1.4 Экономика Основной вклад в экономику города вносят сельскохозяйственные предприятия, доля дохода от этой сферы составляет более 70%.

Основными видами деятельности в Усть-Лабинском районе помимо сельского хозяйства являются, пищевая и перерабатывающая промышленность, швейная, химические отрасли, промышленность строительных материалов. В районе имеются нерудные полезные ископаемые, являющиеся сырьем для производства строительных материалов (глина, песчано-гравийные смеси), ведется добыча природного газа.

В городе действует ряд производственных компаний, самые значимые из них: эфиромаслоэкстракционный комбинат «Флорентина», сахарный завод «Свобода», хлебобулочный комбинат «Русь», молочный комбинат «Надежда».

Район является крупнейшим в крае производителем сои. Здесь также специализируются на выращивании сахарной свеклы и подсолнечника. Для экономики района не менее значима роль животноводческих отраслей. Здесь одни из лучших показателей воспроизводства, выращивания и продуктивности скота. В единственном в крае Ладожском зверохозяйстве давно и успешно занимаются выращиванием норок. В районе сохранена редкая для сегодняшнего дня отрасль — коневодство.

Строительство КС «Кубанской» для расширения мощностей газопровода «Джубга-Лазаревское-Сочи» особых дивидендов экономике района не принесет, однако в масштабах страны, исполнение стратегических договоров о поставках газа необходимо, в связи с чем строительство газокомпрессорной станции является необходимым.

1.1.5 Инженерно-геологическая изученность района Исследуемая территория характеризуется хорошей степенью геологической, инженерно-геологической и гидрогеологической изученности.

В 2009 — 2010гг непосредственно на территории проектируемого строительства проводились инженерно-геологические изыскания.

Все материалы были изучены, проанализированы и использованы при составлении настоящего отчета для общей характеристики инженерно-геологических и гидрогеологических условий района, а так же для статистической обработки. Для изучения геологического строения площадки, кроме результатов, полученных по данному заказу, привлекались материалы изысканий прошлых лет. Однако имеющаяся информация содержится в отчетах организаций, занимающихся геологическими изысканиями, и опубликованного материала практически не имеется.

Особенности проведения инженерно-геологических изысканий в настоящее время в большей степени связаны с развитием строительства газопровода «Джубга-Лазаревское-Сочи», а так же экономическим и техническим ростом региона, в связи с задачами Российской Федерации в расширении своих поставок газа через южный поток в страны Европы.

1.2 Геологическое строение Согласно карте инженерно-геологических условий Краснодарского края, масштаба 1:200 000, геологическое строение Усть-Лабинского района обусловлено геоморфологическим положением и включает следующие стратиграфо-генетические комплексы, распространенные с поверхности:

— голоценовые аллювиальные отложения (aQIV);

— голоценовые пролювиально-делювиальные отложения (pdQIV);

— голоценовые аллювиально-делювиальные отложения (adQIV);

— голоценово-верхнеплейстоценовые делювиальные (dQIII-IV);

— верхнеплейстоценовые покровные эолово-делювиальные (vdQIII);

— верхнеплейстоценовые аллювиальные (aQIII);

— среднеплейстоценовые аллювиальные отложения (aQII);

— нижнеплейстоценовые аллювиальные отложения (aQI).

Аллювиальные отложения (aQIV) распространены в поймах рек и представлены крупнообломочными грунтами: гравийными, галечными и песчаными с различными заполнителями на высоких пойменных террасах, а на севере в степных реках глинами и суглинками с гнездами песка.

Аллювиально-делювиальные отложения (adQIV) распространены с поверхности на поймах рек в виде покровных отложений и представлены суглинками непросадочными и глинами с включениями гравия, гальки, песка.

Пролювиально-делювиальные отложения (pdQ_IV) распространены в балках и представлены крупнообломочными грунтами, хорошо и плохо окатанными, с песчаным и суглинистым заполнителями на высоких пойменных террасах и суглинками в степной зоне территории.

Голоценово-верхнеплейстоценовые делювиальные отложения (dQ_III-IV) являются покровными для склонов балок и эрозионных уступов, представлены глинами и суглинками.

Верхнеплейстоценовые эолово-делювиальные покровные отложения (vdQ_III) распространены на надпойменных террасах. Они перекрывают верхнее-, среднеи нижнеплейстоценовые аллювиальные отложения. Представлены они супесями, суглинками просадочными и непросадочными. Общая мощность плейстоценовых отложений колеблется от 2,0 до 10,0 м.

Верхнеплейстоценовые среднеплейстоценовые и нижнеплейстоценовые аллювиальные отложения (aQ_III, aQ_II, aQ_I) залегают под покровными эолово-делювиальными отложениями на надпойменных террасах. Верхнеплейстоценовые отложения (aQ_III) развиты на первой надпойменной террасе. Они представлены аллювиальными галечниками с валунами и глинисто-песчаным заполнителем, и песками с включением гравия. Среднеплейстоценовые аллювиальные отложения (aQ_II) распространены под покровными на второй надпойменной террасе. Литологически среднеплейстоценовый аллювий состоит из галечника с гравием и валунами, с песчано-глинистым заполнителем. Реже присутствуют пески, супеси и глины. Мощность среднеплейстоценовых отложений 5,0−25,0 м. Нижнеплейстоценовые аллювиальные отложения (aQ_I) распространены под покровными на третьей надпойменной террасе, также представлены крупнообломочными грунтами.

Под четвертичными отложениями залегают породы неогеновой системы (апшеронские и куяльницкие слои), представленные глинами песками, галечниками.

1.3 Гидрогеологические условия На территории Краснодарского края исследователями выделяются гидрогеологические структуры первого порядка:

— Азово-Кубанский артезианский бассейн;

— Система малых артезианских бассейнов Таманского полуострова;

— Большекавказский бассейн подземных вод.

Азово-Кубанский бассейн занимает порядка 60% территории края. Внутри бассейна выделяются структуры:

— Западно-Кубанский краевой прогиб;

— Восточно-Кубанский прогиб;

— Платформенный склон Скифской плиты.

Территория Усть-Лабинского района находится на стыке двух структур: Западно-Кубанского и Восточно-Кубанского прогибов.

В соответствии с назначением данной работы ниже характеризуется водоносный комплекс четвертичных отложений, оказывающий непосредственное воздействие на инженерное состояние территории.

На изучаемой территории распространены безнапорные воды, которые являются составной частью единой гидравлической системы с общими факторами формирования, питания и разгрузки.

Глубина залегания подземных вод по площади и по времени непостоянна и зависит от геоморфологического положения, степени подтопленности его техногенными водами, от близости поверхностных водотоков и водоемов, от водности года по осадкам и т. д.

II. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Изученность инженерно-геологических условий Согласно архивным материалам в геологическом строении рассматриваемого участка до глубины 40.0 м принимают участие следующие стратиграфо-генетические комплексы:

- комплекс элювиальных отложений (еQ_IV) представлен почвой суглинистой темно-серого цвета, до черной, макропористой, твердой, с нитевидными корнями растений. Залегают повсеместно с поверхности и до глубины 1.1−1.2 м;

- комплекс эолово-делювиальных верхнеплейстоценовых отложений (vdQ_III) представлен суглинками.

— Под элювиальными грунтами (eQ_IV) залегает суглинок палево-желтого, желтовато-коричневого, желто-бурого цветов, макропористый, твердый, с карбонатными включениями.

— Под макропористыми (просадочными) грунтами залегает мощная толща суглинков желто-бурого, буровато-желтого цветов, от твердой до тугопластичной консистенции, с карбонатными включениями, с вкраплениями марганца. Распространены до глубины 25.5−26.7 м.

- комплекс элювиальных отложений (еQ_III) представлен почвой суглинистой (погребенной) коричневого цвета, твердой, с карбонатными включениями. Она залегает под макропористыми суглинками, либо прослоем в них в интервалах глубин 7.2−8.5 — 7.8−9.0 м. Мощность составляет от 1.1 м до 1.2 м;

- комплекс эолово-делювиальных среднеплейстоценовых отложений (vdQ_II) представлен суглинками желто-бурого, серовато-бурого цветов, от твердой до тугопластичной консистенции, с карбонатными включениями, вкраплениями гидроокислов железа и марганца, местами запесоченными. Залегают под эолово-делювиальными верхнеплейстоценовыми суглинистыми отложениями с глубины 25.5−26.7 м и до разведанной глубины 40.0 м.

Инженерно-геологические условия территории соответствуют III категории сложности (согласно приложению 1 РД 153−39.4Р-128−2002 (ВСН) и СП 11−105−97, часть I, приложение Б).

2.2 Физико-географические и техногенные условия Участок изысканий расположен на юге европейской части Российской Федерации, в центральной части Краснодарского края на территории Усть-Лабинского района в 7−8 км северо-восточнее г. Усть-Лабинск.

Исследуемый участок в геоморфологическом отношении расположен на нижнеплейстоценовой правобережной террасе р. Кубань.

В целом рельеф территории изысканий равнинный, абсолютные отметки колеблются от 88.09 м до 94.36 м.

Техногенная нагрузка на площадку работ достаточно слабая. Существенное и решающие влияние на формирование ландшафта в районе площадки работ оказали антропогенные факторы, в большинстве своем связанные с сельскохозяйственной деятельностью.

2.3 Геологическое строение Исследуемая площадка сложена элювиальными (еQ_IV, еQ_III) и эолово-делювиальными (vdQ_III, vdQ_II) отложениями четвертичного возраста.

Геологический разрез изучен до глубины 40.0м и представлен сверху вниз следующими разностями грунтов:

Элювиальные отложения (еQ_IV) представлены почвой суглинистой темно-серого цвета, до черной, макропористой, твердой, с корнями растений. Залегают повсеместно с поверхности и до глубины 0.5−1.5м.

Эолово-делювиальные верхнеплейстоценовые отложения (vdQ_III) представлены суглинками.

Под элювиальными грунтами (eQ_IV) залегает суглинок палево-желтого, желтовато-коричневого, желто-бурого цветов, макропористый, твердый, маловлажный, с карбонатными включениями. Вскрыт повсеместно. Глубина распространения макропористых суглинков, а так же их мощность изменяются в значительных пределах. Подошва этих суглинков зафиксирована на глубинах от 1.5−5.6 до 10.5−14.0м. В толще просадочных суглинков и непосредственно под ними, залегает почва суглинистая (погребенная) в виде выдержанного слоя или же в виде отдельных прослоев. Мощность макропористых суглинков изменяется от 5.9 м до 13.2 м с учетом прослоев погребенной почвы.

Под макропористыми (просадочными) грунтами залегает мощная толща суглинков желто-бурого, буровато-желтого цветов, твердой, полутвердой, тугопластичной и мягкопластичной консистенции, с карбонатными включениями, с вкраплениями марганца. Твердые и полутвердые разности занимают преобладающее положение в геологическом разрезе, тугопластичные суглинки отмечаются реже, а мягкопластичная разновидность характеризуется фрагментарным распространением в толще отложений, мощность прослоев составляет 0.5−3.5м. Мощность тугопластичных суглинков изменяется в пределах 0.8−5.1м.

В целом распространение эолово-делювиальных суглинистых отложений верхнеплейстоценового возраста в пределах площадки изысканий отмечено до глубины 19.3−28.4 м. Общая мощность этих отложений составляет 18.5−27.6м.

Элювиальные отложения (еQ_III) представлены почвой суглинистой (погребенной) коричневого цвета, твердой, с карбонатными включениями. Залегает под макропористыми суглинками, либо прослоем в них в интервалах глубин 1.5−6.2 — 6.3−12.0м. Мощность ее изменяется от 0.5 м до 3.4м.

Эолово-делювиальные среднеплейстоценовые отложения (vdQ_II) представлены суглинками желто-бурого, серовато-бурого цветов, твердой и тугопластичной консистенции, с карбонатными включениями, вкраплениями гидроокислов железа и марганца.

Залегают под эолово-делювиальными верхнеплейстоценовыми суглинистыми отложениями с глубины 19.3−28.4м до разведанной глубины 40.0м.

Вскрытая мощность суглинков пылеватых твердой консистенции изменяется в широких пределах от 1.8 до 15.5м. Мощность суглинков песчанистых тугопластичной консистенции от 1.0 до 15.4м.

2.4 Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия участка изысканий характеризуются наличием одного водоносного горизонта.

Воды описываемого горизонта безнапорные.

Водовмещающими породами являются эолово-делювиальные отложения четвертичного возраста.

Питание водоносного горизонта идет за счет атмосферных осадков, разгрузка происходит в сторону р. Кубань. Режим подземных вод — террасовый, ненарушенный.

На момент проведения инженерно-геологических изысканий установившийся уровень подземных вод был зафиксирован в интервале глубин 13.7- 15.6 м, что соответствует абсолютным отметкам 85.69 — 86.62м.

Прогнозный уровень поземных вод, исходя из анализа архивных отчетов, следует ожидать на 1.5 м выше установившегося, что будет соответствовать абсолютным отметкам 87.19−88.12 м.

Расчетные значения содержания компонентов, степень агрессивности подземных вод к строительным конструкциям приведены по данным лабораторных исследований. Согласно СНиП 2.03.11−85, подземные воды по всем показателям неагрессивны по отношению к бетону на любом из цементов, отвечающих требованиям ГОСТ 10 178–76 и ГОСТ 22 266–76.

Согласно результатам химического анализа подземных вод среднее значение содержания сульфатов составляет 945.86мг/л. Максимальное значение составляет 1061.93 мг/л. Степень агрессивного воздействия жидкой неорганической среды для площадки изысканий приводится по максимальному значению.

В соответствии с СНиП 2.03.11−85, степень агрессивного воздействия подземных вод по содержанию сульфатов, при содержании ионов НСО₃^- свыше 6.0мг-экв/л (НСО₃^- = 8.56мг-экв/л), является слабоагрессивной на бетон марки W₄ по водонепроницаемости. Для бетона марки по водонепроницаемости W_{6 и} W₈ подземные воды неагрессивны.

Согласно СНиП 2.03.11−85 (с учетом примечания 2, Cl^-=259.46 мг/кг) подземные воды по содержанию хлоридов неагрессивны при постоянном погружении и слабоагрессивны при периодическом смачивании к арматуре железобетонных конструкций.

Согласно СНиП 2.03.11−85 подземные воды среднеагрессивны по отношению к металлическим конструкциям при свободном доступе кислорода в интервале температур от 0 до 50⁰С и скорости движения до 1 м/с.

На основании СНиП 2.03.11−85 грунты, залегающие ниже уровня подземных вод, по суммарной концентрации сульфатов и хлоридов до 5 г/л (SO₄^2- + Cl^- = 1.0 г/л) среднеагрессивные по отношению к конструкциям из углеродистой стали при рН свыше 5 (рН = 7.0) и среднегодовой температуре свыше 6 єС.

Согласно ГОСТ 9.602−2005 ЕСЗКС коррозионная агрессивность подземных вод к свинцовой оболочке кабеля:

по значению рН — низкая;

по органическому веществу — низкая;

по содержанию нитратоинов — средняя;

по показателю общей жесткости — низкая.

Согласно ГОСТ 9.602−2005 ЕСЗКС коррозионная агрессивность подземных вод к алюминиевой оболочке кабеля:

по значению рН — низкая;

по хлор-иону — средняя;

по ион-железу — низкая.

2.5 Физико-механические свойства грунтов

Лабораторные исследования грунтов выполнены по действующим ГОСТам.

Были проанализированы: показатели физико-механических свойств дисперсных грунтов, содержание органических веществ в пробах, проведена статическая обработка физико-механических свойств грунтов и гранулометрического состава, а так же определен гранулометрический состав грунтов.

Согласно классификации ГОСТ 25 100–95 в пределах исследуемого участка распространены:

класс — дисперсные грунты;

группа — связные;

подгруппа — осадочные;

тип — минеральные;

вид — глинистые;

разновидности — суглинки.

На основании материалов полевых и лабораторных исследований физико-механических свойств грунтов на исследуемой территории согласно ГОСТ 20 522–96 и в соответствии с классификацией грунтов по ГОСТ 25 100–95 выделено 10 инженерно-геологических элементов:

ИГЭ-1 (еQ_IV) — почва суглинистая, тяжелая пылеватая, твердая, просадочная, с примесью органических веществ. Подлежит срезке для последующей рекультивации.

ИГЭ-2 (vdQ_III) — суглинок легкий пылеватый, твердый, просадочный, незасоленный.

ИГЭ-3 (vdQ_III) — суглинок легкий пылеватый, твердый, просадочный, незасоленный.

ИГЭ-4 (еQ_III) — почва суглинистая, легкая пылеватая, твердая (погребенная).

ИГЭ-5 (vdQ_III) — суглинок легкий пылеватый, твердый, непросадочный.

ИГЭ-6 (vdQ_III) — суглинок легкий пылеватый, полутвердый, непросадочный.

ИГЭ-6а (vdQ_III) — суглинок легкий пылеватый, тугопластичный.

ИГЭ-6б (vdQ_III) — суглинок легкий пылеватый мягкопластичный.

ИГЭ-7 (vdQ_II) — суглинок легкий пылеватый, твердый.

ИГЭ-8 (vdQ_II) — суглинок легкий песчанистый, тугопластичный.

Для ИГЭ-2, ИГЭ-3 определялось сопротивление грунта срезу по 3 схемам: консолидированный в водонасыщенном состоянии, неконсолидированный в водонасыщенном состоянии и неконсолидированный при природной влажности. Также для грунтов ИГЭ-2, ИГЭ-3 определялось сопротивление грунта срезу при максимальной плотности и оптимальной влажности. Для ИГЭ-2 среднее значение сцепления (с) — 0.043 МПа, угла внутреннего трения (ц) — 21⁰. Для ИГЭ-3 среднее значение сцепления (с) — 0.043 МПа, угла внутреннего трения (ц) — 22⁰.

Компрессионные модули деформации получены по результатам компрессионных испытаний, проведенных в грунтоведческой лаборатории согласно ГОСТ 12 248–96.

2.6 Специфические грунты Согласно СП 11−105−97, часть III, к специфическим грунтам в пределах площадки изысканий относятся просадочные грунты: ИГЭ-1, ИГЭ-2, ИГЭ-3.

Просадочные грунты в пределах участка изысканий распространены повсеместно с поверхности и до глубины 1.5−14.0м. Мощность просадочной толщи колеблется от 6.8м до 14.0м (с учетом прослоев погребенной почвы).

ИГЭ-1 (еQ_IV) — почва суглинистая, тяжелая пылеватая, твердая, просадочная, с примесью органических веществ. Подлежит срезке для последующей рекультивации.

ИГЭ-2 (vdQ_III) — суглинок легкий пылеватый, твердый, просадочный, незасоленный.

ИГЭ-3 (vdQ_III) — суглинок легкий пылеватый, твердый, просадочный, незасоленный.

Для ИГЭ-1 относительная деформация просадочности составляет 0.101д.ед.

Для ИГЭ-2: относительная деформация просадочности составляет 0.045д.ед.

Для ИГЭ-3: относительная деформация просадочности составляет 0.032д.ед.

Начальное просадочное давление в интервале глубин 0.0−2.0м составляет 40кПа.

Начальное просадочное давление в интервале глубин 2.0−3.0м составляет 70кПа.

Начальное просадочное давление в интервале глубин 3.0−4.0м составляет 115кПа.

Начальное просадочное давление в интервале глубин 4.0−5.0м составляет 80кПа.

Начальное просадочное давление в интервале глубин 5.0−6.0м составляет 80кПа.

Начальное просадочное давление в интервале глубин 6.0−7.0м составляет 70кПа.

Начальное просадочное давление в интервале глубин 7.0−8.0м составляет 125кПа.

Начальное просадочное давление в интервале глубин 8.0−10.0м составляет 125кПа.

Начальное просадочное давление при глубине более 10.0м составляет 150кПа.

В пределах площадки изысканий получили распространение участки с различными типами грунтовых условий по просадочности (I и II типа).

2.7 Геологические и инженерно-геологические процессы Основным инженерно-геологическим процессом, осложняющим строительство, на исследуемой территории является высокая сейсмичность района.

Сейсмичность.

Сейсмичность площадки изысканий приводится по СП 14.13 330.2011. Фоновая сейсмичность ближайшего населенного пункта (г. Усть-Лабинск) согласно картам ОСР — 97 А, В, С составляет:

7 баллов — по картам, А и В;

8 баллов — по карте С.

Согласно таблице 1 СП 14.13 330.2011 грунты ИГЭ-1, 2, 3 и 6б относятся к III-ей категории по сейсмическим свойствам; грунты ИГЭ-4, 5, 6, 6а, 7, 8 — ко II-ой категории.

По результатам геофизических изысканий по сейсмическому микрорайонированию, анализа всего комплекса данных (инженерно-геологических, инструментальных геофизических исследований, а также специальных расчетов количественных характеристик сейсмических воздействий) с учетом исходной сейсмичности, определенной по карте ОСР-97 В, площадка характеризуется сейсмической интенсивностью 8 баллов.

Уточненная расчетная сейсмичность площадки проектируемого строительства с учетом уровня ответственности сооружений — восемь баллов.

По приложению Б СНиП 22−01−95 категория опасности землетрясений оценивается как весьма опасная.

Опасные инженерно-геологические процессы не выявлены.

III. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Характеристика проектируемых сооружений инженерный геологический компрессорный станция В соответствии с планом будут возводиться — площадка КС «Кубанская».

В свою очередь на площадке строительства компрессорной станции «Кубанская» будут возводиться следующие объекты: установка подготовки газа; газоперекачивающие агрегаты (4 ед.); производственно энергетический блок (ПЭБ); автоматизированная дизельная электростанция (АДЭС); закрытое распределительное устройство (ЗРУ); площадка для передвижной азотной станции; установка термического обезвреживания; резервуар для дизельного топлива v=25 мі; емкость аварийного слива топлива v=3мі; насосная станция противопожарного водоснабжения; 2 резервуара противопожарного запаса воды v=300мі; проходная с узлом связи; склад для хранения баллонов; очистные сооружения сточных вод; ремонтно-механическая мастерская со складом резервных двигателей, а так же некоторые другие хозяйственные и вспомогательные сооружения.

По ГОСТ 27 751–88 уровень ответственности проектируемых сооружений нормальный (II) и повышенный (I).

3.2 Цель и задачи инженерных изысканий

Целями и задачами инженерных изысканий являлось: комплексное изучение инженерно-геологических условий площадки (рельеф, геологическое строение, гидрогеологические условия, состав, состояния и свойства грунтов, геологические и инженерно — геологические процессы) с целью получения необходимых и достаточных материалов для разработки проекта строительства сооружений компрессорной станции и площадки артскважин на стадии рабочая документация.

3.3 Виды и объемы полевых инженерно-геологических работ Полевые работы выполняются в соответствии с действующими нормативными документами[5]. Ниже, в таблице 3.1, приводятся виды и объемы полевых работ.

Таблица 3.1 Виды и объем проводимых полевых работ

3.4 Методика проектируемых работ

3.4.1 Буровые работы Конструкция технических скважин.

Проходка и расположение горных выработок осуществляется согласно заданию на выполнение инженерных изысканий, техническим характеристикам сооружений, генеральному плану и нормативных документов СП 11−105−97 (ч. I, II, III), СП 14.13 330.2011, с учетом ранее выполненных инженерных изысканий.

Объем планируемых и выполненных ранее полевых работ для различных объектов на проектируемой площадке строительства указан в таблице 3.2

Таблица 3.2 Объем планируемых и выполненных ранее половых работ

Технологический режим бурения.

Полевые работы на площадке компрессорной станции выполняются в два этапа:

— на первом этапе выполнить бурение скважин №№ 1−39 глубиной 40 м;

— на втором этапе выполнить бурение скважин №№ 40, 44−51, 57, 58, 60−65, 68−70, 73, 74, 76, 77, 80, 81, 84, 91 глубиной 40 м, и скважин №№ 52−55, 66, 67, 71, 72, 75, 78, 79, 82, 83, 85−90 глубиной 30 м.

Параллельно с работами на площадке КС будет выполняться бурение 3 скважин на площадке артскважин глубиной 20 метров.

Произвести плановую и высотную привязку буровых скважин с предварительной их разбивкой на местности.

Проходка горных выработок осуществляется механизированным способом — колонковым, с диаметром бурения до 160 мм, следующими буровыми установками: ПБУ-1 и ПБУ-2 на базе ЗИЛ 131.

Скважины не должны «оставаться» в слабых по несущей способности грунтах: илы, сапропели, торф, заторфованные грунты (раздел 6 СП 11−105−97), рыхлые связные грунты с показателем текучести 0,75 и более.

В ходе документации выработок фиксировать все участки оглеения (пятна серого, черного и синеватого цвета), включения органических веществ.

Все горные выработки после окончания работ должны быть ликвидированы обратной засыпкой грунтов с трамбовкой с целью исключения загрязнения природной среды и активизации геологических и инженерно-геологических процессов.

3.4.2 Отбор монолитов грунтов При проходке скважин на площадке компрессорной станции и площадке артскважин производится отбор проб ненарушенной (монолиты) и нарушенной структуры для определения параметров просадочной толщи, типа просадочности и физико-механических свойств грунтов, залегающих ниже просадочной толщи, а также производится отбор проб воды. Опробованию подлежат все геологические скважины, в соответствии с ГОСТ 12 071;2000.

Особое внимание уделять опробованию «слабых» грунтов (мягкои текучепластичные, текучие, торфа, илы и др.). При отборе монолитов просадочных грунтов применять минимальный диаметр пробоотборника — 146 мм.

Количество отобранных в процессе изысканий образцов грунта должно обеспечивать условие статистической обработки результатов и не должно быть менее 10 — для определения показателей физических свойств грунтов, и не менее 6 — для механических свойств по каждому выделенному на площадке слою (СП 50−101−2004 п. 5.3.16).