Проект производства работ на строительство противоэрозионного гидроузла на р. Бызовка Омской области

Расчетно-пояснительная записка к выпускной квалификационной работе (дипломному проекту) Проект производства работ на строительство противоэрозионного гидроузла на р. Бызовка Омской области

Реферат

1. Природно-климатические условия района строительства

2. Техническая характеристика инженерных сооружений противоэрозионного гидроузла

3. Объемы основных строительных работ и расход строительных материалов

4. Расчет пропуска строительных расходов. Проектирование временных напорных сооружений — перемычек

5. Баланс грунтовых масс и организация карьерного хозяйства

6. Способы осушения котлованов. Расчет расходов воды и подбор оборудования

7. Назначение срока строительства гидроузла, последовательность работ и подготовка водохранилища к затоплению

8. Производство строительных работ комплексно-механизированным способом по грунтовой плотине

9. Технология строительства паводкового водосброса ковшового типа с ледозащитным устройством

10. Технология строительства донного водоспуска

11. Контроль качества строительства по требованиям стандартов систем ИСО 9000

12. Особенности производства земляных работ в зимний период

13. Календарный план строительства гидроузла

14. Безопасность жизнедеятельности на производстве

15. Экологическая безопасность проекта

16. Экономические расчеты

Заключение

Перечень необходимых чертежей

Лист 1 — План водохранилища гидроузла на р. Бызовка

Лист 2 — Строительный генеральный план противоэрозионного гидроузла с грунтовой плотиной Лист 3 — Технологическая схема отсыпки плотины

Лист 4 — Технологические схемы отсыпки плотины (отдельные операции)

Лист 5 — Технологические схемы производства земляных работ. Котлован под паводковый водосброс

Лист 6 — Технологические схемы монтажных работ по укладки водосброса

Лист 7 — Технологические схемы производства земляных работ. Котлован под донный водоспуск Лист 8 — Календарный план водохранилища

Демонстрационные чертежи: Лист 1 — ГенПЛАН Лист 2 — Геологический разрез по оси плотины. Сечения грунтовой плотины План работы в период дипломного проектирования

Результаты контрольных проверок

Паспорт противоэрозионного гидроузла на реке Бызовка

Большереченского района Омской области

Введение

Целью данного дипломного проекта является разработка проекта производства работ на строительство противоэрозионного гидроузла на р. Бызовка Омской области.

Исходный технический проект гидроузла на р. Бызовка вблизи с.п. Бызовка Большереченского района Омской области выполнен на основании задания на проектирование, выданный институту «Омскгипроводхоз» дирекцией по строительству животноводческих комплексов в Омской области МИНСЕЛЬХОЗа РФ.

Основное назначение объекта строительства — предотвращение водной эрозии и эрозии почв при условии повышения базиса эрозии после создания водохранилища и уменьшения объёма твердого стока при разрушении плотин не инженерного типа (запруд), строящихся ежегодно возле населенных пунктов в границах водохранилища. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища принята из условия незатопления с.п. Ботвино, создание максимальной емкости и возможности дренирования грунтовых вод с прилегающих участков орошения.

Основными сооружениями гидроузла являются: — глухая грунтовая плотина; - паводковый водосброс; - донный водоспуск.

Все сооружения относятся к IV классу капитальности.

Выполнение данного дипломного проекта не может обойтись без знания конструкций возводимых сооружений, свойств и специфических особенностей используемых строительных материалов, инженерного грунтоведения и современных перспективных строительных машин.

1. Природно-климатические условия района строительства

В разделе приводятся данные по местоположению объекта строительства, краткие климатические условия по данным справочников, рельеф и гидрография, геология и гидрогеология, местные строительные материалы и характеристика баз. Местоположение объекта строительства Объектом строительства является противоэрозионный гидроузел на р. Бызовка Большереченского района Омской области. Район строительства расположен в 211 км от областного центра — г. Омска, в 11 км от районного центра — Большеречье и в 1 км от ближайшего с.п. Бызовка.

С.п. Бызовка связано с районным и областным центрами автомобильной асфальтированной дорогой с шириной проезда 10 м, с районном строительства грунтовой дорогой с шириной проезда 6 м. Ближайший речной порт находится в районном центре Большеречье.

1.1 Климатические условия

Климатическая характеристика района дается по метеостанции Большеречье. Климатический режим рассматриваемой территории характеризуется суровой продолжительной зимой, сравнительно коротким, жарким летом, короткими переходными периодами весной и осенью.

Среднегодовая температура воздуха — 0,4°С. Средняя месячная температура воздуха января, самого холодного месяца года — 19,5°С, а средняя месячная температура самого теплого месяца июля + 18,7°С (см. таблицу 1.1). Снежный покров появляется в среднем в середине октября, а сходит в конце апреля. Максимальная глубина промерзания почвы до 210 см.

Данная территория относится к зоне умеренного увлажнения. Среднегодовое количество осадков составляет 447 мм (см. таблицу 1.2)

Средняя годовая скорость ветра составляет 4,2 м/сек. Наибольшие средние месячные скорости ветра наблюдается зимой, весной и осенью от 4,0 до 4,8 м/сек (см. таблицу 1.3). В зимнее время преобладают юго-западные, южные и западные ветры. Летом преобладают северо-западные, северные и западные ветры.

Таблица 1.1 — Средняя месячная и годовая температура воздуха по метеостанции Большеречья в градусах Цельсия

Таблица 1.2 — Средние месячные и годовые исправленные атмосферные осадки по метеостанции Большеречья в миллиметрах

Таблица 1.3 — Средняя месячная и годовая скорость ветра по метеостанции Большеречья в метрах в секундах

1.2 Гидрографические условия и рельеф

Река Бызовка берёт начало из болота в 2 км юго-восточнее с. Петровки и впадает с левого берега в р. Иртыш на 1567 км от устья. Длина реки до расчетного створа 34,2 км, площадь водосбора 458 км², общее падение реки 31,3 м и средний уклон 0,915. В реку впадает четыре небольших водостока.

Створ гидроузла расположен в 7,1 км от устья р. Бызовка и 1,1 км выше впадения р. Сухокарасук.

Долина реки в верховье слабо выражена, ниже она У-образная, в 16 км от устья переходит в трапецеидальную. Ширина долины в начале 80…160 м, постоянно увеличивается до 220…360 м. Склоны долины от 5…8,5 м до 13,5 м в конце участка умеренно-крутые до крутых. На всем протяжении склоны пересекают свыше 30 овражно-балочных образований, наблюдаются выходы грунтовых вод.

Русло реки извилистое, шириной 1…7 м. На верхнем участке до с. Ботвино русло почти ежегодно пересыхает, ниже по течению глубина русла 0,1…0,15 м. В межень русло регулируется временными плотинами для водопоя скота и переезда. Дно илистое, топкое русло зарастает водной растительностью. В межень скорость течения на быстринах равна 0,1…8,3 м/сек, в паводок увеличивается до 0,5…1,01 м/сек.

Русло реки в створе плотины слабо-извилистое. Ширина русла в период обследования в октябре 1982 года (при подпоре от нижерасположенной плотины) достигла 22…34 м, глубина 2,0…2,4 м. На рисунке 1 приведена кривая пропускной способности реки.

Общий характер рельефа равнинный, к низовью слабоволнистый с абсолютными отметками 74,0…106,3 м. Равнинность рельефа участками нарушается наличием вытянутых в северо-восточном направлении плоских грив и межгривных понижений с относительным перепадов высот 1,0…3,0 м.

Прилегающая местность представляет слабой слабо-волнистую равнину, распаханную, по правому берегу с березо-осиновыми колками.

1.3 Гидрологические условия

Питание реки смешенное, с преобладанием снегового. Весеннее половодье проходит бурно в течение 18…22 дней. Подъем уровней начинается в конце марта — начало апреля и продолжается в течение 9…11 дней, после чего наступает быстрый спад. Высшие уровни воды р. Бызовка в створе проектируемого гидроузла различной обеспеченности приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 — Высшие уровни воды р. Бызовка

Река Иртыш в период прохождения по ней весеннего половодья оказывает подпор на нижнюю часть течения р. Бызовка. В таблице 1.5 приведены уровни р. Иртыш различной обеспеченности.

Таблица 1.5 — Уровни воды р. Иртыш

Летняя межень не устойчива, она нарушается ливневыми паводками, вызывающими рост уровней на 20…50 см. Наступает она в конце мая — начале июня и продолжается по октябрь. В таблице 1.6 приведены максимальные расходы дождевых паводков на р. Бызовка.

Таблица 1.6 — Расходы дождевых паводков на р. Бызовка

Ледостав наступает в конце октября. Ледяной покров устойчив, поверхность ляда ровная. Наибольшей толщины (40…60 см) лед достигает в конце марта. Вскрытие льда начинается в середине апреля, наблюдается редкие ледоход и небольшие заторы.

1.4 Инженерно-геологические и гидрогеологические условия

В геологическом строении площадки под гидроузел принимают участия современные аллювиальные отложения русла и поймы р. Бызовка — илы и глины (слои — 1а, 1б, 2), аллювиальные глины второй подпойменной террасы р. Иртыш (слой 4), перекрытые покровными суглинками (слой 3, 3а) и подстилающие глинами и супесью абросимовской свиты неогена (слой 5, 6).

На площадке под плотину грунтовые воды развиты повсеместно. Они приурочены к русло-пойменными отложениями р. Бызовки. Глубина залегания грунтовых вод колеблется от 0,6 м и в пойме до 11,60 м — на высоком берегу.

Воды безнапорные, водовмещающими породами являются илы (слой 1а, 1б), глины (слой 2,5). Водоупор на глубине 20 м и не вскрыт. Грунтовые воды пресные и солоноватые (величина сухого остатка 0,4…1,2 г/л), по химическому составу гидрокарбонатные магниево-кальцевые и гидрокарбонатно-сульфатные натриево-кальциевые. Обладают углекислой агрессивностью от слабой степени к бетону повышенной плотности до средней к бетону особой плотности. Содержание агрессивной достигает 116,16 г/л.

Вывод: Грунты слоя 3 обладают просадочными свойствами. Грунтовые условия по просадочности 1 типа, при бытовой нагрузке просадочность отсутствует. Начальное просадочное давление 0,5…1,7 кгс/с м2.

В качестве местных природных строительных материалов для отсыпки грунтовой плотины могут использоваться глины и суглинки (слой 3, 3а). Разведанные площадки для разработки грунтов расположен на левом берегу р. Бызовка в 400 м от оси плотины и на правом берегу в 600 м от оси плотины. Запасы грунта не ограничены. Физико-механические свойства грунтов основания приводятся в таблице 1.7.

Таблица 1.7 — Физико-механические свойства грунтов основания

1.5 Почвенно-мелиоративные условия в зоне водохранилища

Водосбор вытянут с юго-запада на северо-восток на 47 км с наибольшей шириной 14 км. Прилегающая местность створа гидроузла слабо-волнистую равнину, распаханную, по правому берегу с березо-осиновыми колками. Ширина долины р. Бызовки в центральном створе 250 м, в конце площадки гидроузла до 320 — 350 м. Склоны долины умеренно крутые до крутых, высота до 14 м, преимущественно задернованы, у подножья поросшие мелким лесом с кустарником. Пойма шириной до 50 м, в центральном створе сужается до 25 м, наклонная к руслу, частично подтоплена, открытая, луговая. Долина реки по чаши водохранилища извилиста, склоны имеют выходы грунтовых вод в виде мочажин.

В чаше водохранилища грунтовые воды развиты по всей площади и приурочены к аллювиальным отложениям второй пойменной террасы, а также аллювию р. Бызовка. Глубина залегания грунтовых вод колеблется от 1,5 до 11,80 м. Воды безнапорные. Водовмещающими породами являются илы (слой 1б) и глины (слой 2, 3). Водоупор до 12 м не вскрыт. Грунтовые воды пресные солоноватые (величина сухого остатка 0,8 — 2,9 г/л), по химическому составу гидрокарбонатно-сульфатные натриевые и гидрокарбонатно-сульфатные магниево-кальцевые. Содержание агрессивной достигает 180,4 г/л.

Больше половины площади водосбора занимают луга и пашни (58,9%). Леса представлены березами и осинами с примесью кустарника и встречаются в основном в среднем и нижнем течении реки. Лесистость составляет 21,4% от площади водосброса. Болота низинного типа распространены в верхней половине бассейна и составляют 19,7%, озерность — 1,02% от площади водосброса.

Для русла р. Бызовка в основном характерны крутые задернованные, часто залесенные и закустаренные берега. Большую часть занимают луга разнотравно-злаковые, чистые с отдельно стоящими деревьями, порослью ивы и березы — 111,4 га. По тальвегу сформированы луга осоковые, тростниково-осоковые, чистые и закочкареванные (кочки осоковые). Все луга используются в качестве выпасов. Под пашню занято 8,5 га.

Леса и кустарники расположены на склонах и по руслу рек Бызовка и Мулуха. Из древесной растительности преобладают — березы, из кустарниковых — ивы. По берегам рек развиты черноземные и лугово-черноземные почвы, по тальвегу заболоченные лугово-болотные почвы. Торфяников и торфяных почв нет.

2. Техническая характеристика инженерных сооружений гидроузла

В данном разделе дипломного проекта приводится характеристика инженерных сооружений противоэрозионного гидроузла на р. Бызовка, к которым относятся: грунтовая плотина с уположенным верховым откосом, паводковый водосброс автоматического действия с ледозащитным сооружением, донный трубчатый водоспуск. Расположения основных инженерных сооружений гидроузла приводится на чертеже лист 2.

Конструкцию всех перечисленных сооружений принимаем в соответствии с техническим проектом, рабочим чертежам и типовым проектам.

2.1 Грунтовая плотина

Грунтовая плотина используется в качестве подпорного сооружения с целью создания водохранилища.

Тип плотины — глухая однородная насыпная грунтовая на нескальном основании с уположенным верховым откосом. Конструкция плотины принята по типовому проекту ТII 820−0-5 «Секция земляных плотин высотой до 10 м и с уположенным верховым откосом».

Сечение грунтовой плотины на приводится на рисунке 3.

Высота плотины максимальная — 13,2 м. Длина напорного фронта — 105 м. Максимальный напор 12,4 м. Откосы плотины: верховой 1: 10, низовой 1: 2,5. Отметка гребня 73,20 м БС. Ширина плотины по гребню 10 м.

По гребню предусмотрен проезд сельскохозяйственных машин. Крепление откосов посевом многолетних трав и посадкой ив в зоне волнобоя на верховом откосе. Гребень плотины крепится грунтово-щебеночным покрытием. Сигнальные столбики установлены через 10 м. На откосах предусмотрены бермы шириной 3 м. Отметка верховой размываемой бермы 71,20, низовой 64,60 м БС.

В основании плотины устраивается упорный зуб и тюфячий дренаж из гравия. Вывод воды из дренажа осуществляется в дренажную канаву в нижнем бьефе.

Плотина отсыпается из местного суглинистого грунта, имеющего достаточные запасы. Карьеры грунта расположены рядом на расстоянии до 1 км.

Карьерные грунты — суглинки маловодопроницаемые, используются для отсыпки тела плотины, упорного зуба, пригрузочной призмы, защитного слоя гребня плотины.

Грунты основания — глины водовмещающие. Показатели прочности грунтов основания ниже, чем показатели грунтов тела плотины, в связи, с чем устраивается пригрузочная призма в нижнем бьефе. Водоупор в основании не обнаружен. Грунты в бортах плотины просадочные (1 тип).

Верховая берма плотины размываемая, принята из условия сохранения основной части плотины при размыве и равна 3,0 м, ее отметка назначена с учетом необходимого возвышения его над расчетным уровнем воды в верхнем бьефе, которое определено для расчетных уровней НПУ 69,70 и ФПУ 70,70 м БС с учетом воздействия ветровых волн и ветрового нагона.

Отметка гребня (неразмываемой части) определена с учетом устройства на гребне защитного слоя и равна 73,2 м БС.

Напор у плотины максимальный — 8,7 м. Плотина оборудуется дренажным устройством — тюфячным дренажом длиной 64 м, толщиной 0,6 м и шириной 1,5 м. Дренаж выходит на отметки 66,0 м БС.

Организованный отвод дренажных вод, профильтровавшихся через тело плотины, обеспечивается через выводы дренажа в дренажные канавы и русло реки. Отвод поверхностных вод с гребня и низового откоса осуществляется в водоотводящие каналы за плотиной. Для обеспечения проектной отметки гребня плотины предусмотрен строительный запас на осадку тела плотины, осадку основания плотины, просадочность грунта в бортах.

Проектная плотность для отсыпки тела плотины определяется расчетом и принимается 1,64 т/см3 при оптимальной влажности 18%. В процессе производства работ проектная плотность грунта уточняется опытным путем.

2.2 Паводковый водосброс с ледозащитным сооружением

Паводковый водосброс предназначен для автоматического сброса паводковых вод из водохранилища. Схема паводкового водосброса приводится на рисунке 4.

Тип водосбросного сооружения определяется по основному и поверочному расчетным максимальным расходам весеннего половодья в створе гидроузла р. Бызовка, 5% и 1% обеспеченности,, м3/сек, и перепаду уровней воды верхнего и нижнего бьефов — 5,7 м. На основе этого принимается водосброс трубчатый с ковшовым оголовком четырех очковый (КВАТ-4).

Водосброс располагается в месте примыкания грунтовой плотины к левому берегу на ПК. Конструкция водосброса принимается по типовому проекту ТП 820−208 «Сооружения при земляных плотинах (Водосбросы и водовыпуски). Водосбросы трубчатые с ковшовым оголовком на расход воды 50 м3/сек при перепадах от 7 до 15 м.» разработанному «Мосгипроводхозом» с переработкой.

Ковшовый водосброс трубчатый четырех ниточный автоматического действия (КВАТ-4) состоит из входного оголовка, водопроводящей части, выходного оголовка, отводящего канала. Для защиты входного оголовка от воздействия льда в период прохождения паводка предусмотрено ледозащитное сооружение.

Основание сооружения представлено глинистыми грунтами. Глубина промерзания расчетная составляет 2,2 м.

Входной оголовок водосброса разработан в сборно-монолитном варианте из железобетона, ковшового типа с забором воды по всему периметру. Вход из оголовка в трубы — плавный.

Водопроводящая часть водосброса выполняется в виде трубопровода длиной м и уклоном, из 4 ниток сборных железобетонных раструбных труб диаметром мм повышенной прочности РТ-16.50−2 (ГОСТ 6482.0−79), лежащих на бетонном основании. Применение этих труб позволяет в период эксплуатации сооружения производить осмотр и ремонт стыков труб. Бетонное основание звеньев труб с углом охвата трубы 90° укладывается на бетонную подготовку из бетона марки 7,5. Для предотвращения контурной фильтрации на звеньях труб водопроводящей части водосброса устраиваются сборные железобетонные диафрагмы в количестве 5 штук на каждую нитку трубопроводов.

Выходной оголовок запроектирован в виде монолитного свайного ростверка на вертикальных железобетонных сваях с устройством рассеивающего порога. Длина железобетонных свай принята 8 м.

Отводящий канал выполняется в выемке русла реки. Ширина дна канала 4 м, откосы 1: 1,5 до отметки 65,00, отметке 65,00 устраивается берма шириной 1 м и выше откос 1: 1 с креплением посевом трав.

Ледозащитное сооружение длиной 60 м из 2 береговых и 8 промежуточных секций. Конструкция его принимается из проекта ТП-820−0-4 «Ледозащитные устройства для водосбросных сооружений», разработанный институтом «Ленгипроводхозом».

Ледозащитное сооружение выполняется из железобетона и дерева и представляет собой стенку с железобетонными опорами из 4 вертикальных свай. Ледоудерживающая решетка выполнена из лесоматериала хвойных пород, антисептированного. Верхняя часть (пешеходная) выполняется из железобетонных плит с перильным ограждением.

2.3 Донный водоспуск

Водоспускное сооружение предназначается для подачи в нижний бьеф тех расходов воды, которые необходимы там для нужд ирригации, водоснабжения и т. п., а также для полного или частичного опорожнения водохранилища, пропуска в нижний бьеф бытовых и санитарных расходов воды

Водовыпускное сооружение рассчитывается на расчетный расход, необходимый для нужд в нижнем бьефе, м3/сек.

Донный водоспуск пересекается плотиной на ПК под углом 86°.

Донный трубчатый водоспуск на одно очко состоит из подводящего канала, входного оголовка, трубопровода с камерой для установки задвижек, выходного оголовка, отводящего канала. Для защиты от засорения со стороны верхнего бьефа на входном оголовке устанавливается сороудерживающая решетка из стальных стержней диаметром мм (см. рис. 5).

Входной оголовок водоспуска разрабатывается в сборно-монолитном варианте и устанавливается на бетонный упор.

Трубопровод из стальных труб диаметром мм уложен с уклоном, длиной м. С целью защиты трубопровода от почвенной коррозии проектом предусматривается антикоррозионная защита липкими лентами в два слоя с оберткой бризолом в один слой. На трубопроводе в нижнем бьефе устанавливается колодец диаметром м из сборных железобетонных элементов. В колодце размещаются две задвижки, рабочая и ремонтная. Рабочая задвижка предусматривается для регулирования пропускной способности сооружения, ремонтная для отключения концевого участка трубопровода на период ремонта. Управление задвижками ручное.

Вокруг колодца отсыпана площадка 6 Ч 6 м с покрытием щебня толщиной 10 см. Отметка площадки 64,60 м БС.

Выходной оголовок проектируется консольного типа на свайных опорах. Гашение энергии в нижнем бьефе предусматривается в воронке размыва.

С целью уменьшения глубины и плановых размеров воронки размыва на конце труб установлен рассеивающий порог.

Подводящий канал длиной м и отводящий канал длиной м выполняется в выемке. Ширина канала по дну 2,0 м. Откос отводящего канала до отметки 65,00 1: 1,5 выше 1:1 с креплением посевом трав. На отметке 65,00 выполнена берма шириной 1 м. Заложение откосов подводящего канала 1: 3.

2.4 Водохранилище

Водохранилище предназначается для защиты земель от водной эрозии с одновременным использованием, аккумулированную в нем воду, для орошения земель, рыборазведения и хозяйственных нужд. Водохранилище запроектировано на регулирование стока 3% обеспеченности, так как берега реки каньонного типа, высокие, ценные сельскохозяйственные угодья не затапливаются.

Характеристика водохранилища: отметка нормального подпорного уровня — 69,70 м БС; площадь при НПУ — 190 га; длина — 9,5 км; уровень мертвого объёма — 64,00 м БС; форсированный уровень воды — 70,70 м БС; площадь водосброса — 458 км²; объём годового стока — 6,8 млн. м3; полный объём — 6,8 млн. м3; полезный объём-6,5 млн. м3; мертвый объём-0,3 млн. м3;

коэффициент регулирования стока — 0,4 (см. чертеж лист 1).

После образования водохранилища размывы и образование оврагов прекратятся, разрушение берегов приостановится, и они покроются растительностью. Перечень существующих плотин на р. Бызовка и его притоках приводится в таблице 2.1, а схема их расположений приводится на ситуационном плане (чертежа лист 1). По чаше водохранилища выполнены следующие мероприятия: сводка леса с получением деловой и дровяной древесины в объёме; корчевка пней; расчистка площадки от кустарника и мелколесья на площади; уничтожение кочек на площади; планировка раскорчеванных площадей; прикатывание раскорчеванных площадей кольчатыми катками.

Таблица 2.1 — Перечень плотин на р. Бызовка и ее притоках

3. Объемы основных строительных работ и расход строительных материалов

Объемы основных строительных работ определяются по рабочим чертежам исходного технического проекта и материалам типовых проектов. В процессе выполнения строительных работ ведется постоянный учет выполненных объёмов строительных работ и расходов строительных материалов. От количества и свойств строительных материалов зависит подбор строительных машин и механизмов, выбор методов производства работ.

3.1 Объёмы основных строительных работ

Строительные работы разделяются по видам, признаком, определяющим вид, служит материал, с которым приходится иметь дело в процессе строительства. В водохозяйственном строительстве наиболее характерны следующие виды работ: земляные, бетонные и железобетонные, монтажные, гидроизоляционные, свайные, каменные, деревянные, культуртехнические, транспортные. Объёмы земляных работ определяются в соответствии с правилами вычисления объёмов и размеров геометрических тел. При сложной конфигурации выемок и насыпей их разбиваются на более простые части, объёмы которых определяются по формулам геометрии. Для определения объёмов по многочисленным однообразным объектам (каналам, дамбам, валикам) используются готовые таблицы и вычислительные машины.

Земляные работы включают в себя: разработку растительного и минерального грунта (механическая и ручная доработка, обратная засыпка, усройство качественных насыпей, крепление откосов растительным грунтом и рекультивация земель). При этом растительный грунт складируют во временные отвалы, не допускается перемешивание растительного грунта с минеральным. Все объемы земляных сооружений определяют по грунту в состоянии естественной плотности, учитывая при этом крутизну откосов временных выемок и допуски по назначению плановых размеров.

Объёмы бетонных и железобетонных работ определяются по типовым проектам и рабочим чертежам. Другие виды строительных работ: каменные, гидроизоляционные, монтажные приводятся в таблице 3.1.

Таблица 3.1 — Ведомость объёмов основных строительных работ

3.2 Расход строительных материалов

Расход строительных материалов необходимых для строительства сооружений гидроузла на р. Бызовка сводится в таблице 3.2. Основные строительные материалы делятся на природные, расположенные непосредственно у объекта строительства, такие как: песок, щебень, гравий и грунт необходимый для устройства качественной насыпи грунтовой плотины, и привозные, доставляемые на объект строительства с постоянной производственной базы: стальные трубы, сборные железобетонные элементы, монолитный бетон, арматура и гидроизоляция.

Таблица 3.2 — Ведомость расходов строительных материалов

4. Расчет пропуска строительных расходов. Проектирование временных напорных сооружений

В процессе строительства гидроузла нарушается естественный гидрологический режим реки в результате стеснения русел, отвода реки в искусственное русло или пропуска воды через сооружения. Поэтому при строительстве грунтовой плотины на реке возникает вопрос выбора варианта пропуска строительных расходов, который должен обеспечить лесосплав, судоходство, нормальный режим реки для пропуска воды в нижний бьеф.

Строительными называются расход весеннего половодья 1% обеспеченности и расход дождевого паводка 10% обеспеченности, проходящие по водотоку в период производства работ в его русловой части. Строительный расход весеннего половодья пропускается по естественному руслу, в это время строительные работы выполняются в пойменной части реки. Строительный расход дождевого паводка пропускают через специальные сооружения, строительные работы выполняются непосредственно в русловой части реки. Применяется три основных метода пропуска строительных расходов: сбросными сооружениями, расположенными вне русла реки; через основные сооружения гидроузла; в пределах русла реки при секционном возведении сооружений.

В данном дипломном проекте пропуск строительного расхода выполняется по двум вариантам: через основные сооружения гидроузла и через временный водоотводной канал вне русла реки. За окончательный вариант принимается наиболее технико-экономичный по объемам работ.

4.1 Пропуск строительного расхода через основные сооружения гидроузла

Пропуск строительного расхода осуществляется с помощью донного трубчатого водопыпуска. Расчетный расход дождевого паводка р. Бызовка 10% обеспеченности равен, м3/с. Гидравлическим расчётом определяются размеры временных сооружений — перемычек и пропускная способность водоспуска. Отметка уровня воды в реке при расчетном строительном расходе, определяется по функции ,(см. рис.1) и сравнивается с отметкой оси трубы. Отметка уровня воды в реке выше отметки оси трубы, следовательно, гидравлический расчет трубопровода ведется для напорного режима с истечением под уровень при проектном диаметре трубы водоспуска мм. Расчетная схема приведена на рисунке 6. [5]

Рисунок 6 — Расчетная схема пропуска строительного расхода через донный водоспуск

Пропускная способность трубы диаметром мм определяется по формуле

м3/с (4.1)

где строительный расход равный Q10% = 4,53 м3/с; коэффициент расхода трубы, 0,49; площадь поперечного сечения трубы 0,2826 м² для d = 600 мм; ускорение свободного падения, 9,8 м/с2; геометрическая высота.

Из формулы (4.1) выражается и считается геометрическая высота

м. (4.2)

Большая геометрическая высота ведет к увеличению объемов перемычек, поэтому увеличивается диаметр трубы, что приведет к увеличению ее пропускной способности, уменьшению геометрической высоты и уменьшению объемов перемычек. Принимается мм, следовательно площадь поперечного сечения трубы м2.

м.

Отметка гребня верхней перемычки определяется

(4.3)

где уровень нижнего бьефа, находится по функции для м3/с (см. рис. 1.2); геометрическая высота 3,4 м; конструктивный запас 0,6 м.

Отметка гребня нижней перемычки определим как

(4.4)

где конструктивный запас 0,6 м.

.

По условиям производства работ ширина верховой и низовой перемычек поверху принимается из условия проезда транспортных средств. Коэффициент заложения верхового откоса перемычки 2,5; низового откоса — 1,5.

Объём верховой перемычки определяется по формуле

(4.5)

где — площадь сечении перемычки, 85,32 м² (см. рис. 7); - длина перемычки по гребню, 92 м.

Рисунок 7 — Поперечное сечение верховой перемычки

тыс. м3.

Объём низовой перемычки определяется по формуле (4.5), конструкция низовой перемычки приводится на рисунке 8.

Рисунок 8 — Поперечное сечение низовой перемычки

тыс. м3.

4.2 Пропуск строительного расхода через временный водоотводной канал вне русла реки

Пропуск строительных расходов осуществляется с помощью временного водоотводного канала вне русла реки.

Гидравлическим расчетам по формуле Шези (4.6) определяется поперечное сечение канала.

м3/с или, м3/с (4.6)

где площадь поперечного сечения канала, м2, определяется двумя способами:

1) Выражая из зависимости (4.6)

м2 (4.7)

где расчетный расход воды в канале, равен расходу дождевого паводка 10% обеспеченности на р. Бызовка м3/с; скорость потока воды в канале, принимается из условия неразмываемости и незаиляемости дна канала, если грунт слагающий его русло — глина равен 1,2 м/с.

м2.

2) По заданным размерам поперечного профиля канала

м2 (4.8)

где ширина канала по дну, м; заложение откосов канала равен 1,5 [20]; глубина наполнения канала, м.

Приравнивая зависимости (4.7) и (4.8), получается уравнения (4.9), в которое подставляется значение ширины канала по дну,, и вычисляется глубина наполнения канала, .

; (4.9)

Ширина канала по дну принимается 2 м.

м.

Рисунок 10 — Поперечное сечение временного водоотводного канала

Расстояние, обеспечивающие устойчивость дна и откосов канала, определяется по зависимости (4.11)

(4.11)

где ширина канала по урезу воды, 5,36 м; разность отметок максимального уровня воды в канале и наиболее низкой отметки дна котлована, 4,2 м; допустимый градиент фильтрационного потока, для суглинка принимается 0,65. [9]

м.

Рисунок 11 — Схема определения допустимого расстояния до оси канала Расстояние от оси руслового котлована до оси канала составляет 35 м, что удовлетворяет условию обеспечивающие устойчивость дна и откосов канала.

По полученным данным проектируется канал (см. рис. 12). Общая длина канала 487 м, продольный уклон канала назначен с учетом неразмываемости ложа и равен 0,002. По окончанию строительства гидроузла канал засыпается и рукультивируется.

Для ограждения котлованов при строительстве водосбросного и водоспускного сооружений от подпорного уровня воды р. Иртыш проектируются верховая и низовая перемычки. Отметка гребня перемычек назначается из условия незатопляемости котлована со стороны реки. Откосы перемычек со стороны реки 1:3, со стороны котлована 1:1,5, ширина по гребню верховой перемычки 5 м, низовой — 4 м.

Объем разрабатываемого грунта под канал составляет: 3 тыс. м3 растительного и 22 тыс. м3 минерального.

Объем верховой перемычки — 1,8 тыс. м3, низовой — 1,44 тыс. м3.

Вывод: Топографические условия не благоприятны для устройства канала. Русло реки коньенного типа, это влечет за собой большие объемы земляных работ. В связи с этим, второй вариант пропуска строительного расхода, считается экономически не выгоден в сравнение с первым вариантом пропуска строительного расхода через водоспускное сооружение гидроузла.

Первый вариант пропуска строительного расхода через водоспускное сооружение гидроузла принимается за окончательный.

5. Баланс грунтовых масс и организация карьерного хозяйства

При строительстве разрабатываемый в деловых выемках грунт подлежит перемещению в насыпь, сводя к минимуму непрофильные объёмы работ в карьерах и резервах. Разрабатываемый в русловых выемках грунт перемещается в постоянные отвалы с последующей рекультивацией. Наиболее рационального использования грунта из выемок добиваются при составлении баланса грунтовых масс.

5.1 Баланс грунтовых масс

Баланс грунтовых масс — это проектный документ, отражающий рациональное распределение грунта между выемками и насыпями. В состав проектной документации по балансу грунтовых масс входят схема размещения насыпей и выемок и ведомость баланса грунтовых масс.

Проектные документы баланса грунтовых масс устанавливают соотношение объемов грунта деловых выемок и насыпей; минимальную дальность перемещения грунта; объёмы грунтов, непригодных к использованию в качественной насыпи; обратные засыпки и дополнительные перемещения грунта; объёмы потерь. [10]

Расчет баланса грунтовых масс ведется отдельно для минерального и растительного грунта, ведомость баланса грунтовых масс приводится в таблице 5.1, а схема баланса грунтовых масс на рисунке 13. По итогам расчета определяются объёмы дополнительных разработок — карьеров.

Таблица 5.1 — Ведомость баланса грунтовых масс

Баланс по минеральному грунту:

Деловые выемки 5017 м³ Качественные насыпи 70 547 м³ (с учетом потерь) Постоянные отвалы 3401 м³ (с учетом потерь) Вывод: Объём деловых выемок не обеспечивает необходимый объём насыпей, ведется дополнительная разработка минерального грунта в карьере. 65 530 м³ (с учетом потерь). Баланс по растительному грунту: Разработано растительного грунта 9140 м³ Временные отвалы 5028 м³ (с учетом потерь) Вывод: Разработано растительного грунта 9140 м³, необходимо для крепления откосов плотины 3300 м³. Для крепления откосов плотины используется растительный грунт, разработанный по основанию плотины и отводящих, подводящих каналах сооружений, в объёме 2514 м³ (с учетом потерь), недостающий объём растительного грунта 786 м³ (с учетом потерь) привозится с карьера. Не используемый растительный грунт разработанный с поверхности карьера используется для рекультивации карьера.

5.2 Организация карьерного хозяйства

Карьер располагается в пределах разведанных границ залегания природных грунтов в не зоны затопления, так как суглинки для отсыпки плотины располагаются в зоне водохранилища на отметках выше расчетных НПУ и ФПУ, следовательно, после разработки грунта карьер рекультивируется. Глубина залегания суглинков в пределах 3,0…3,5 м. Объем карьера, с учетом снятия растительного грунта м3, из них 65 530 м³ минерального грунта и 6560 м3 — растительного. Размеры карьера в плане, коэффициент заложения откоса 1 предусматриваются съезды для экскаватора. Карьер защищается от затопления поверхностными и грунтовыми водами временными отвалами растительного грунта. Соблюдая всё выше приведенные требования, карьер объёмом 72 090 м³ располагается на левом берегу р. Бызовки в 400 м от оси плотины по левому берегу.

В карьере предусматриваются следующие работы:

— с поверхности карьера удаляется растительный и другой грунт, непригодный для укладки в плотину. При малых размерах карьера (как в нашем случае), вскрышные работы проводятся сразу по всей поверхности с помощью бульдозеров;

— одновременно делаются нагорные и водоотливные канавки для защиты от затопления поверхностными и грунтовыми водами;

— на участке от карьера до плотины прокладывается трасса магистрального землевозного пути и строится дорога;

— для движения транспортных средств из карьера устраиваются выезды;

— при необходимости проводятся ремонтные роботы магистрального пути;

— уполаживание откосов, подготовка к рекультивации.

Расположение карьера приводится на чертеже лист 1.

6. Способы осушения котлованов. Расчет расходов воды и подбор оборудования

При строительстве работы в котлованах под сооружения и русловых котлованах, затопляемых поверхностными или грунтовыми водами, сопровождаются трудностями, требующими выполнения дополнительных строительных процессов, что ведет к увеличению сроков строительства и существенному его удорожанию его. Котлован, затопляемый поверхностными и грунтовыми водами, осушается.

6.1 Способы осушения котлованов

Осушение открытых котлованов обычно выполняется в две стадии: первичный водоотлив — откачка находящейся в котловане свободной воды; поддержание котлована в осушенном состоянии — откачка фильтрующихся грунтовых вод.

При строительстве сооружений применяются два основных способа осушение строительных котлованов: открытый водоотлив с откачкой воды со дна котлована насосными установками; понижение уровня грунтовых вод откачкой воды из вертикальных скважин или колодцев — водопонижение.

На выбор способа осушение влияют следующие факторы: глубина заложения котлована по отношению к уровню поверхностных или грунтовых вод; геологические и гидрогеологические условия котлована (грунты стенок и дна, режим уровней грунтовых вод); режим уровней ближайших к котловану водотоков; тип сооружения и его размеры; принятые способы производства работ. [28]

В данном проекте применяется открытый водоотлив с откачкой воды со дна котлована насосными установками. Для выбора насосного оборудования определяется приток воды в котлован и необходимый напор.

6.2 Расчет расходов воды и подбор оборудования

Русловой котлован р. Бызовки несовершенного типа, приток в такой котлован определяется по формуле

м3/сут (6.1)

где приток воды для совершенного котлована, рассчитывается по формуле Дюпюи (6.2)

м3/сут (6.2)

где коэффициент фильтрации грунта водоносной толщи, для глинымягкои текучепластичной, м/сут; мощность безнапорного водоносного пласта, определяется как

м (6.3)

где понижение уровня воды, 3 м; разность уровней дна котлована и водоупора, при неизвестном значении определяется, как половина ширины плотины по подошве, м;

м.

радиус действия котлована, определяется как

м (6.4)

приведенный радиус котлована определяется по формуле