1  ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

Кондиционирование грунта — это процесс подготовки естественного карьерного грунта для его последующей укладки в тело грунтовой плотины. Кондиционирование грунтов выполняется, когда исходные свойства добываемых в карьере песчаных и глинистых грунтов не соответствуют техническим требованиям, разработанным в проекте грунтовой плотины. Применение грунтов со свойствами, не соответствующими проектным техническим условиям, приводит к усложнению и удорожанию процесса отсыпки и укатки качественной насыпи плотины, а также — к недостижению проектных показателей плотности тела сооружения.

В процессе кондиционирования грунтов происходит изменение двух основных свойств — влажности грунтов и их гранулометрического состава. Работы по кондиционированию с точки зрения технологии и организации строительства могут производиться в течение всего цикла работы с грунтом:
– период до разработки грунта в карьере;
– разработка грунта в карьере;
– хранение (выдерживание) грунта в резерве;
– транспортировка грунта;
– укладка в тело плотины (редко).

 

2  СНИЖЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТОВ (ПОДСУШКА)

Подсушка карьерных грунтов назначается в случаях, когда естественная влажность грунтового материала превышает оптимальную влажность укладки грунта Wопт в качественную насыпь. Технологический метод подсушки принимается в зависимости от фактической величины переувлажнения, а также от причины, вызывающей данное переувлажнение. При этом, как правило, верхний слой разрабатываемого объема карьерной призмы подлежит удалению в любом случае. Основные методы подсушки:
1. Отвод атмосферных осадков — метод осуществляется с помощью устройства систематического отвода поверхностного осадка с площади карьера.
2. Укрытие карьера от атмосферных осадков — метод выполняется с помощью водонепроницемых рулонных материалов, раскатываемых по поверхности будущей разработки.
3. Понижение грунтовых вод — метод осуществляется посредством организации системы скважинного или иглофильтрового водопонижения.
4. Смешивание основного карьерного грунта с другим грунтом, характеризующимся пониженной влажностью (ниже оптимальной Wопт). В качестве сухого материала желательно применение грунта, аналогичного по свойствам переувлажненному. Однако в ряде случаев может допускаться перемешивание и с другим по типу грунтом. Смешивание грунтов, как правило, производится на промежуточных складах (т.н. кавальерах). Процесс смешивания технологически представляет собой устройство временной насыпи из множества последовательно чередуемых слоев переувлажненного и сухого грунтов. Полученный в результате этого «пирог» при его последующей разработке экскаватором позволяет произвести интенсивное перемешивание грунтов с различной исходной влажностью.
5. «Прямая» подсушка грунта — производится на открытом воздухе, с обязательным периодическим проведением распахивания, рыхления и боронования.

 

3  ПОВЫШЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТОВ (ДОУВЛАЖНЕНИЕ)

Доувлажнение грунтов, добываемых в карьере, выполняется в случае недостаточного влагонасыщения пор грунта — когда фактическая влажность ниже оптимальной: Wфакт < Wопт. При разработке проекта производства работ (ППР) производится расчет объема воды Vдоп, который требуется внести в сухой грунт. Данный расчет выполняется по формуле:

Vдоп = (WоптWфакт) (1+Wкрупн/Wопт) γd,

где:
Wопт — назначаемая в проектной или рабочей документации по грунтовой плотине оптимальная влажность грунта при его укладке в тело насыпи;
Wфакт — фактическая влажность доувлажняемого грунта в карьере;
Wкрупн — поглощение влаги крупными фракциями доувлажняемого грунта;
γd — удельный вес скелета доувлажняемого грунта (т.е. удельный вес в абсолютно сухом состоянии).

Существуют три основных метода повышения влажности карьерного грунта:
1. Затопление карьера — метод осуществляется посредством разделения карьера на отдельные карты (с помощью небольших дамбочек), с последующей подачей на карты воды и выдерживание их затопленными в течение требуемого срока замочки. Срок замочки определяется расчетным путем. Данный метод наиболее прост, но сравнительно длителен. Он применяется для всех мягких грунтов, кроме галечниковых.
2. Рыхление с поливом — наиболее точный и быстрый метод доувлажнения, позволяющий осуществить точный контроль за ростом влажности. Как правило, при данном методе все работы производятся на промежуточном складе разработанного грунта. Также, как и метод затопления карьера, данный метод применим для любых мягких грунтов, за исключением галечниковых.
3. Полив при транспортировке и укладке грунта — данный метод применяется только для галечниковых грунтов (в связи с их высоким коэффициентом фильтрации kф).

 

Гранулометрические составы разных грунтов

 Гранулометрические составы разных грунтов

 

4  ИЗМЕНЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ГРУНТОВ

Изменение грансостава грунта, добытого в карьере, производится в случае несоответствия фактического грансостава тому грансоставу, который определен в проекте грунтовой плотины.

Улучшение гранулометрического состава производится посредством смешивания грунтов, обладающих различными кривыми грансостава. Для этого в рабочей документации или в проекте производства работ выполняется предварительный расчет соотношения необходимых долей смешиваемых грунтов, который затем может корректироваться (в результате уточнения фактических параметров грунтов в карьере).