г. Москва

Сретенский бульвар, д. 6

стр. 1, офис 4

8-905-014-0095

sapropel-nn@mail.ru

4.6. Использование намывных территорий в практике градостроительства

Опыт намыва территорий подтверждает возможность и эффективность применения гидромеханизации при инженерной подготовке площадок для градостроительства, для улучшения экологической безопасности городов и населенных пунктов.

Освоение намытых территорий позволяет:

Практика освоения намытых территорий для строительства позволило осуществлять принципиально новое планировочное решение таких городов, как Санкт-Петербург (Ленинград), Ярославль, Омск, Архангельск, Киев, Сургут и др.

Актуальность проблемы освоения прибрежных территорий особенно очевидна там, где подтопляемые территории составляют большие площади городов, находящиеся под угрозой систематических наводнений.

Ниже приводятся примеры образования намывных территорий для строительства [24].

Москва. Генеральным планом развития Москвы предусмотрена защита территории столицы от затопления паводковыми водами Москвы-реки путем повышения отметок прибрежных территорий над максимальным уровнем воды в реке примерно на 1 м. Разработан проект намыва Северо-Западной зоны отдыха, размещаемой в пойме Москвы-реки, в которую входят микрорайоны Мякинино, Строгино, Серебряный Бор, Татарово-Крылатское, часть Филевской поймы.

Возможность успешного осуществления этого проекта подтверждается опытом намыва в сложных условиях территории Центрального стадиона имени В.И. Ленина площадью более 200 га, представляющей собой затапливаемую и частично заболоченную низину Лужниковской петли. За 1955–1956 гг. здесь было намыто более 1,5 млн м3 песка из русловых и прибрежных отложений Москвы-реки, при этом ширина ее водного зеркала была увеличена на 50–100 м. При намыве территории (в объеме 2,5 млн м3 грунта) для строительства второй очереди Автомобильного завода им. Ленинского комсомола также встретились осложнения, так как часть территории представляла собой торфяное болото с мощностью слоя до 4,5 м.

Ленинград. В 1933–1934 гг. были намыты территории для строительства пассажирского порта на побережье Финского залива. На них разместились трехэтажное здание управления, водонапорная башня и другие сооружения, возведенные в 1935–1937 гг. В те же годы были начаты работы по возведению стадиона им. Кирова, трибуны которого были устроены на склонах эллипсовидного холма высотой 16 м.

С 1933 по 1948 г. на Балтийском побережье, на месте болота, намывались территории до незатопляемых отметок (+3,0 м БС) для размещения промышленных объектов [20].

В 1990 г. завершен намыв на островах: Васильевском, Декабристов и Вольном. Намыв проводился на торфяную залежь мощностью 0,5–4,0 м; выторфовывание осуществлялось при устройстве дорог и проездов. На намытом основании возведены здания на свайных фундаментах.

По генеральному плану развития Ленинграда предусматривалось строительство территорий вдоль побережья Финского залива общей площадью 4500 га, в том числе 700 га за счет акватории.

В настоящее время в Финском заливе завершается строительство защитной дамбы, намытой из песчаных грунтов и отсыпанной из глинистых грунтов и валунов. В западной части Васильевского острова в Невской губе образована территория гидромеханизированным способом из морских песчаных грунтов площадью более 150 га для строительства Морского пассажирского терминала, причалы которого задействованы с 2009 г. для захода океанических лайнеров.

Киев. При составлении генерального плана Киева рассматривалось два варианта планировки города, сопоставляемых по целесообразности градостроительных и экономических решений. Территориальное расширение города в юго-западном направлении, где расположены леса, находящиеся в пойме Днепра, и пахотные земли, ранее считалось единственно возможным. Пойменные территории, составляющие более 20% общей территории города, исключались из застройки из-за ежегодных затоплений паводковыми водами Днепра. Однако возможность намыва пойменных территорий до незатопляемых отметок позволила предпочесть этот вариант, который обеспечивает развитие города на землях, не занятых сельскохозяйственными угодьями.

Имеется большой опыт намыва территории под жилищное и промышленное строительство в трех районах Киева: Русановке, Березняках и Оболони. Жилые массивы Русановка и Березняки расположены на левобережной пойменной террасе реки Днепр.

На этих массивах освоено более 1500 га бросовых пойменных земель до незатопляемых отметок. Природное основание под слоем намытого грунта толщиной до 4–6 м сложено аллювиальными песчаными отложениями с суглинистыми прослоями, местами заторфованными до глубины 1,0–1,5 м.

Русановка. Для намыва территории нужно было искусственно создать остров путем строительства обводного канала общей площадью водного зеркала 18,5 га. Территория под строительство была разделена на три основные карты площадью по 30 га каждая. Суммарный объем грунта для намыва территории составил 3,5 млн м3 при средней высоте намытого слоя 4 м. Последовательность намыва карт соответствовала очередности намеченной застройки кварталов жилого массива. Намыв грунтов из Русановского пролива производили земснарядами типа ЗГМ-1-350А с грунтовыми насосами ЗГМ-2М. Карьерные грунты разрабатывали земснарядами без рыхлителей. Грунты с большим содержанием супесей разрабатывались земснарядами типа 8НЗ с разрыхлителем.

Березняки. Территория жилого массива намывалась в три очереди. Суммарный объем грунта для образования территории площадью 195 га составлял 7,5 млн м3, средняя высота намыва до незатопляемых отметок соответствовала 4 м. В соответствии с проектом организации работ намыву территории жилого массива предшествовала срезка растительного слоя на отдельных участках. Грунт на карты намыва подавался двумя земснарядами типа ЗГМ-1-Э50А с выпуском пульпы из торца и чередованием работы распределительных пульпопроводов. Намыв был послойным с толщиной слоя 0,3–0,4 м и с интенсивностью около 0,4 м/сут. Осветленная вода с торцовой части карты намыва отводилась самотеком в оз. Тельбин.

Максимальная дальность транспортировки грунта составляла 3000 м. На участке, пересекающем фарватерную часть Днепра, магистральный пульпопровод проложен в виде дюкера по дну реки. Длина его подводной части составляет 270 м, а средняя глубина от поверхности воды — 6 м.

Использование промежуточного карьера дало возможность обеспечить бесперебойную работу земснаряда, намывающего грунт под воду даже в зимних условиях. Дюкер через Днепр не был подвержен воздействию минусовых температур, а при укладке под воду грунта не требовались вспомогательные работы. Таким образом, в зимний период в промежуточном карьере был создан запас грунта.

Оболонь. Территория массива Оболони намывалась в две очереди. Площадь намыва первой очереди строительства составляла 490, а второй — 960 га. Повышение прибрежной зоны производилось путем устройства защитной дамбы протяженностью 8,5 км и понижения отметки намыва всей территории. Дамба обеспечивает защиту района Оболонь от паводковых вод Днепра шлюз-регулятором, через который производится сброс дождевых вод в Днепр. При намыве для повышения производительности труда с использованием крана ПТК-1 осуществлялось наращивание звеньев пульпопровода с помощью раструбных соединений, обеспечивающих выпуск пульпы с равномерной консистенцией и сравнительно однородный гранулометрический состав на картах намыва.

При испытании технологических параметров намыва определялись расход и консистенция пульпы, движение пульпы при безнапорном гидротранспорте, в которых выведены зависимости для расчета критических скоростей и потерь напора [32].

Выпускаемая из распределительного пульпопровода пульпа растекалась по поверхности ранее намытого грунта в виде широкого потока (обычно В = 4080 м), который в процессе намыва менял свое русло.

При намыве территории жилого массива Оболонь были внедрены новые схемы организации работ на строительных площадках. По схеме вначале выполняется вертикальная планировка, разрабатываются котлованы, затем прокладываются инженерные коммуникации, забиваются сваи и т.д.

Новая схема организации работ предложена с учетом преимуществ гидромеханизированного способа, позволяющего образовывать толщу намытого грунта одинаковой высоты (до 5–6 м) с ровной поверхностью. Это дало возможность до намыва продолжить магистральные сети ливнестоков и канализации на расчищенной поверхности земли. Коммуникации верхнего яруса (магистральные тепловые сети, водопровод и газопровод) прокладывались на поверхности намытой толщи, на отметке на 2 м ниже планировочной. При этом отпала необходимость в выполнении большого объема земляных работ при устройстве инженерных коммуникаций после намыва, сложных и дорогостоящих работ по водоотливу.

Приведенный опыт намыва территорий под строительство Ленинграда, Киева и других городов детально описан в работе [32]. На основе многолетних исследований и опыта работ на указанных объектах разработаны во ВНИИГС в лаборатории намывных сооружений ведомственные строительные нормы (ВСН ММСС СССР), инструкции и руководства по проектированию и намыву гидроотвалов, территорий, дамб.

В настоящее время продолжаются гидромеханизированные работы по образованию территории под строительство, устройство дорог в Киеве, Омске, Архангельске, Сургуте, выполняется большой объем проектирования и намыва территорий в прибрежной зоне Финского залива под строительство Усть-Лужского торгового порта и Морского пассажирского терминала на Васильевском острове г. Санкт-Петербурга и др.

Омск. С 1958 г. начаты работы по повышению отметок на 0,5–5 м путем намыва участка пойменной террасы правого берега р. Иртыш шириной 150–600 м и протяженностью 2,5 км для размещения жилой и общественной застройки. В 1966 г. генеральным планом развития города предусмотрена застройка левого затапливаемого берега Иртыша, повышение отметок которого также осуществляется намывом. К настоящему времени на правом заболоченном берегу Иртыша намыты два участка площадью 165 га, на которых размещена жилая застройка, речной пассажирский вокзал, скверы и устроена набережная.

Архангельск. Намыв территории под строительство осложнен тем, что город расположен в устье р. Северная Двина, образующей развитую дельту с многочисленными протоками и рукавами на территории в основном с плоским рельефом, высоким уровнем стояния грунтовых вод и почти повсеместно развитым торфяным покровом мощностью до 6–8 м, насыщенным водой по всей толще.

Опыт намыва на заторфованных участках показал, что осадка тор­фа под действием песчаной пригрузки происходит через два-три года, для ускорения при строительстве предусматриваются способы уплотнения виброкатками, дренирование и др.

При устройстве осушительной системы и намыве песчаной подушки на уплотненном торфе построена сеть городских дорог и выстроены новые микрорайоны жилой застройки, например Привокзальный район общей площадью 400 га с 5-, 9-этажными домами на свайных фундаментах.

Самара. Опыт намыва территории в сложных условиях ежегодно затапливаемой поймы р. Самары, прорезанной протоками и озерами, является уникальным объектом строительства на техногенных намытых грунтах.

На основе инженерно-геологических изысканий Куйбышевского ТИСИЗ, исследований ВНИИГС, ЛИИЖТ кратко излагаются геологические условия поймы и варианты образования территорий под строительство гидромеханизированным способом на слабых илисто-глинистых грунтах.

Природное основание в пойме реки Самары, заросшей тростниковой растительностью с почвенно-растительным слоем 0,3–0,5 м, сложено структурно-неустойчивыми илисто-глинистыми грунтами мощностью 7,5–8,0 м, текучими и мягкопластичными, с влажностью свыше 47%, показатели текучести JL = 3,0–6,0, соответственно с показателем пористости е = 2,8–0,08 и модулем деформации Е = 0,05–3,2 МПа в интервале давлений 0,25–0,1 МПа, при толщине плодородного слоя менее 10 см.

При проектировании намытых территорий под строительство была принята намытая толща слоя песчаного грунта — 9 м. Выбор расчетной схемы конечной осадки намытого грунта производился исходя из нагрузки намытого слоя на подстилающие слабые грунты.

В весенний период территория намыва в пойме р. Самары находилась в подтопляемой состоянии, определяющем сложные условия проходки строительной техники на намытых грунтах: например на участке с почвенно-растительным слоем до 20 см текучие грунты установлены толщиной до 3 м, где при отборе проб грунта шурф заплывал на глубину 0,5 м.

При выборе технологической схемы и параметров намыва учитывалась неоднородность устойчивости слабых грунтов природного основания, т.к. при нарушении равновесия между напряжением и сопротивлением грунта сдвигу проявлялись сдвиговые деформации в процессе намыва. Так, обследования на намываемой карте (площадь 2,7 га) показали следующее: намытый грунт — мелкий песок с плотностью сложения 1,55–1,6 г/см3 и толщиной слоя 8–9 м, поверхность намытого грунта ровная, однако на расстоянии 120 м от выпуска пульпы в ранее намытой толще прослеживаются трещины длиной 1,5 м и шириной раскрытия до 1 см.

Горький – Нижний Новгород. По генеральному плану развития г. Горького на 1970–1980 годы обширная территория в междуречье рек Волги и Оки в Канавинском районе предназначалась для застройки. Эта территория являлась высокой поймой междуречья, частично затопляемой в высокие паводки.

Для строительства необходим подъем всей территории на 5,0–8,0 м, и общий объем намыва составлял около 20 млн м3.

Местность изобиловала понижениями рельефа и была заболочена.

По проекту инженерной подготовки «Гипрокоммунстроя» подъем территории должен производиться с использованием Мостового карьера. Полученные намывные территории позволяли увеличить ресурсы для градостроительства на данной местности. Подъем территории должен производиться с использованием Мостового карьера, расположенного по другой стороне р. Волги.

Средневзвешенный гранулометрический состав грунта Мостового карьера показан в табл. 4.7, он соответствовал пескам средней крупности [23].

На рис. 4.9 показана схема намыва.

Согласно СНиП и Инструкции по контролю качества возведения намывных земляных сооружений грунт Мостового карьера мог использоваться для намыва территорий микрорайона «Мещерский».

Таблица 4.7

Средневзвешенный гранулометрический состав грунта Мостового карьера, %

№ скв.

Глубина, м 2,0 2–0,5 0,5–0,25 0,25–0,1 <0,1
117 7,0–15,0 2,6 39,4 38,7 18,3 1,0
118 6,2–9,0 3,8 23,7 46,2 21,1 5,2
131 6,4–7,9 1,4 12,3 39,7 39,3 7,3
131 11,1–12,2 6,6 23,8 47,7 20,8 1,1
134 12,9–13,4 3,5 41,8 42,2 11,7 0,8
136 7,25–11,40 3,3 25,8 42,1 26,6 2,2
144 13,4–16,0 3,2 31,9 45,0 18,9 1,0
средний 3,4 28,4 43,2 22,4

2,6

 

Свойства намывных грунтов определяются не только составом и свойствами карьерного грунта, но и в значительной степени принятой технологией намыва.

Намыв территории мещерских микрорайонов осуществлялся безэстакадным способом без образования пруда или местных временных понижений, не допуская подводного намыва и отложения пылеватых и глинистых частиц. Намыв велся без фракционирования и обеспечивался своевременной перекладкой разводящих пульпопроводов.

При беспрудковом намыве достигался значительный отмыв глинистых и пылеватых частиц. Намытый массив имел относительно однородный состав с небольшим содержанием пылеватой и глинистой фракций.

Глинистые и пылеватые частицы сбрасывались с территории намыва или в естественный водоем, или в специально подготовленный отстойник через водосбросные колодцы.

При безэстакадном намыве земснарядом 1000–80, или «Гидротехник», удельные расходы воды на пляже намыва превосходили 20 л/сек. м, при такой высокой интенсивности намыва частицы менее 0,05 мм практически полностью отмывались, и их содержание в грунте, откладывающемся на пляже, не превосходит 2%.

Схема намыва территорий микрорайона «Мещерский» в г

Рис. 4.9. Схема намыва территорий микрорайона «Мещерский» в г. Нижнем Новгороде

 

Таблица 4.8

Гранулометрический состав намывных территорий микрорайона «Мещерский»

Расстояние от места выпуска, м  

Гранулометрический состав, мм

Наименование грунта
>10 10–5 5–2 2–0,5 0,5–0,25 0,25–0,1 0,1–0,05 <0,05

14,0

4,4 5,7 11,3 32,8 15,9 19,9 8,9 1,0 Песок крупный
28,0 3,6 5,0 9,9 35,1 17,2 20,0 8,4 0,8 –″–
56,0 2,5 3,5 7,6 38,4 19,8 19,8 7,6 0,8 –″–
84,0 1,4 2,3 5,7 38,3 23,1 21,0 7,4 0,8 Песок средней крупности
112,0 0,8 1,4 4,5 35,5 26,6 22,8 7,6 0,8 –″–
140,0 0,5 0,8 2,6 30,1 30,5 26,3 8,4 0,8 –″–
168,0 0,3 0,4 1,6 23,2 33,3 30,7 9,6 0,9 –″–
196,0 0,1 0,2 0,9 15,8 35,3 35,4 11,2 1,1 Песок средней крупности
224,0 0,1 0,4 9,4 35,1 40,9 12,9 1,2 Песок мелкий
252,0 0,2 4,8 32,3 46,3 15,0 1,4

Песок мелкий

 

При указанных в табл. 4.8 гранулометрических составах и зависимости от технологических факторов намыва (удельные расходы, интенсивность, консистенция) был возможен отмыв всех фракций мельче 0,05 мм, задержка в намытом грунте фракции мельче 0,05 мм составляла в пределах от 0,1 до 2,0%. Размер отмыва при этом находится в пределах 11,52 ÷ 14,69%. При таком размере отмыва гранулометрический состав намытых грунтов соответствовал пескам средней крупности, если намыв производился при недопущении фракционирования.

Характер фракционирования в значительной мере зависел от размера карты намыва, условий растекания, интенсивности намыва. Естественно, что фракционирование проявлялось тем меньше, чем меньше размер карт намыва, но в то же время при этом резко возрастала интенсивность намыва. При слишком больших интенсивностях намыва плотность намытых грунтов оказывалась низкой, коэффициенты пористости при существующей оценке классифицировались как рыхлые пески со всеми вытекающими отсюда последствиями.

По опытным данным, при намыве песков средней крупности во избежание образования участков рыхлого сложения интенсивность намыва не превышала 30 см/сут, при намыве земснарядом 1000–80 с консистенцией 1:10 и размером карт 230×120 м.

Во время намыва производился постоянный контроль качества намытых грунтов путем отбора проб в соответствии с требованием СНиП и контроль содержания взвеси в сбросной воде, особенно при сбросе ее в р. Волгу.

Необходимо было помнить, что возможность сброса осветленных вод в р. Волгу могла привести к образованию шлейфов с повышенной по сравнению с нормами охраны поверхностных водоемов концентрацией взвешенных веществ. Это обстоятельство требовало временного снижения интенсивности намыва и поиска путей сброса вод с карт намыва.

Сброс карт намыва непосредственно в р. Волгу был невозможен по условию недопущения в водоем взвесей со скоростью выпадения (гидравлической крупностью) более 0,04 см/с. Гидравлическая крупность ω = 0,04 см/с соответствует крупности (размеру частиц) d = 0,029 мм, по расчету состава сброса в сбросной воде содержались фракции до 0,05 мм. Таким образом, отстойник был совершенно необходим.

В предварительных проработках отстоя, выполненных НИС ГИСИ, управлением «Гидромеханизация» треста № 12 и трестом «Спецфундаментстрой», в качестве отстойника на период работ по намыву территории микрорайона было возможно использование Мещерского озера. Схема организации водоотвода при намыве показана на рис. 4.9.

Бетанкуровский пруд представляет собой искусственный водоем неправильной сейчас формы в плане, имеющий длину 550 м и среднюю ширину около 100 м. Глубина пруда, считая от наиболее низких отметок окружающего рельефа, составляет около 2 м. Дно сложено застаревшим илом, берега — суглинками, покрытыми травяной растительностью.

Мещерское озеро является естественным водоемом старечного происхождения. Длина пути отстоя от места выпуска от колодца из Бетанкуровского пруда до входа в сбросной колодец р. Волги составляет 1850 м при средней ширине озера 260 м. Отметки поверхности окружающего рельефа (берегов) колеблются в пределах 67,20–67,60 м. Глубина воды в озере до 1,2 м. Отметка дна — в пределах 65,19–65,75, таким образом, невозможен подъем уровней в озере выше отметки 67,1 и создание глубин более 1,9 м без искусственного их увеличения.

Объем первоначального озера заполнен органоминеральным старичным илом, мощность которого колеблется от 4 до 8,2 м. Илы подстилаются тонким слоем (до 1 м) мелких заиленных песков, залегающих на толще песков и средней крупности. Отметки кровли подстилающего слоя колеблются по сечению озера от 57,85 до 63,30 м.

В средневзвешенном составе карьерного грунта содержится 4% частиц мельче 0,001 мм, которые в полном объеме не могут быть сброшены в р. Волгу. Отстойник должен был удовлетворять условию задержания частиц крупностью 0,001 мм.

Расчет отстойника состоял в определении требуемой длины осветления воды от фракции определенного размера

требуемая длина осветления воды от фракции определенного размера

где vср — средняя горизонтальная скорость течения, м/с; ωкр — гидравлическая крупность расчетного размера частиц в м/с; h — глубина осветленной воды у водосброса, м.

Средняя скорость течения в отстойнике определялась исходя из условий работы и размера отстойника:

Средняя скорость течения в отстойнике

где τ — коэффициент использования земснаряда.

Расход сбрасываемой воды при намыве Qс зависит от расхода пульпы при намыве, консистенции, размера сброса частиц и потерь на испарение и инфильтрацию.

Qс = (1 – k)Q3 – (Qт – Qт),

где Q3 — расход земснаряда по пульпе, м3/с; Qт — расход твердого компонента в пульпе, м3/с; Qт — расход твердого компонента, уходящего в отмыв со сбросной водой, определяемый отмывом частиц, м3/с; k — доля потерь общего расхода на инфильтрацию и испарение, принимаемая при намыве на поверхность связных грунтов 0,2.

По выполненным расчетам значение расхода сбрасываемой воды составляло Qс = 1,97 м3/с.

При глубине у водосброса h = 1 м, а τ = 0,55 средняя скорость будет:

 

vср = 1,97*0,55/260=0,0042м/с.

При гидравлической крупности частиц d = 0,001 мм скорость осаждения принята 0,0003 см/с, или 0,000003 м/с.

Lпр = 0,0042/0,000003 = 1400 м.

Таким образом, длина Мещерского озера L = 1850 м достаточна для задержки частиц 0,001 мм.

Использование Мостового карьера, расположенного на левобережной пойме р. Волги, для намыва территории микрорайон «Мещерское озеро» дало возможность получить намытый массив, по составу и прочностным характеристикам удовлетворяющий строительству зданий повышенной этажности (14–16 этажей).

Микрорайон «Водный мир» (г. Н. Новгород).

Для строительства жилого дома в микрорайоне «Водный мир» Автозаводского района г. Н. Новгорода в 2007 году ООО «Сапропель» выполнялись работы по намыву строительной площадки.

Разработка грунта производилась из акватории водоема, расположенного в границах улиц Колхозной, Янки Купалы, Ген. Смирнова в Автозаводском районе. Дно водоема было представлено мелкими песками, площадь водоема составляла 1300 м2, глубина — от 0,5 до 1,5 м.

Укладка грунта производилась в прибрежную зону водоема, заросшую кустарником, общий объем намыва составил 35 000 м3. Намыв производился в летний период, и строители приступили к возведению фундамента под жилой дом в течение одного месяца.

На рис. 4.10 показан земснаряд «Нижегородец–1» при работе в водоеме при намыве строительной площадки.

Работа земснаряда «Нижегородец–1»

Рис. 4.10. Работа земснаряда «Нижегородец–1». М/р-н «Водный мир» (Нижний Новгород)

 

На рис. 4.11 представлена укладка грунта на территорию намыва.

Замыв территорий под строительство

Рис. 4.11. Замыв территорий под строительство

 

На рис. 4.12 показана намытая площадка, подготовленная для строительства.

Намытая площадка для строительства

Рис. 4.12. Намытая площадка для строительства

  • Разделы

  • Введение
  • Раздел 1. Основные свойства грунтов в технологии намывных работ
  • Раздел 2. Землесосные снаряды для разработки подводных грунтов
  • Раздел 3. Гидравлическая транспортировка разрабатываемого грунта
  • Раздел 4. Намыв строительных площадок и территорий
  • Раздел 5. Намыв земляных сооружений
  • Раздел 6. Намыв пляжей
  • Раздел 7. Охрана окружающей среды при выполнении гидромеханизированных работ
  • Раздел 8. Техника безопасности в гидромеханизации
  • Список литературы