Земляные работы при сооружении насосных и компрессорных станции

Земляные работы — разновидность общестроительных работ, связанных с разработкой, перемещением и укладкой грунтов. Готовая продукция земляных работ — постоянные и временные земляные сооружения, к которым относят насыпи и выемки (котлованы для фундаментов и траншеи для подземных трубо­проводов). При сооружении насосных и компрессорных станций земляные работы выполняют при проведении вертикальной планировки строительной площадки, возведении котлованов и траншей, обратной засыпке пазух котлованов и траншей и строительстве внутриплощадочных дорог.

Охарактеризуем земляные сооружения, возводимые при строительстве насосных и компрессорных станций.

Котлован — временное земляное сооружение типа выемки с соизмеримыми по величине размерами в плане и глубиной,, намного меньшей этих размеров. Размеры в плане котлована определяются размерами в плане зданий насосных и компрес­сорных цехов, оборудования и т. д. Глубина котлована зависит от характера грунтов основания, наличия в зданиях техниче­ских подвалов, гидрогеологических и геокриологических усло­вий. В зависимости от вида грунтов вертикальным стенкам котлована придают различный наклон к вертикали. Уклон вер­тикальных стенок котлована характеризует коэффициент откоса m=l/tga (где а — угол наклона стенки траншеи к гори­зонтали).

Траншея — временное земляное сооружение типа выемки, у которого длина во много раз больше размеров поперечного сечения. Траншеи на насосных и компрессорных станциях используют для размещения подземных технологических трубопроводов, трубопроводов водоснабжения, канализации и других инженерных сетей.

При разработке траншей с откосами в грунтах, расположенных выше уровня грунтовых вод, ширина их по дну независимо от диаметра трубопровода должна быть не менее D + 0, 5 при укладке из отдельных труб и D + 0, 3 при укладке из плетей. При разработке траншей в грунтах, расположенных ниже уровня грунтовых вод и разрабатываемых с открытым водоотливом, ширину их по дну необходимо принимать с уче­том размещения водосборных и водоотливных устройств согласно указаниям проекта.

Глубина траншей зависит от назначения трубопровода, транспортируемой среды и других факторов. Для технологических трубопроводов (газо- и нефтепроводов) глубину траншеи можно определять как для магистральных трубопроводов в соответст­вии со СНиП. Траншеи для инженерных сетей (систем водоснабжения, канализации и др.) отличаются большой глубиной (1, 9—3 м), а ширина их по дну зависит от диаметра и числа размещаемых в траншее трубопроводов. Наибольшая глубина траншеи характерна для сетей водопровода, которые закладывают обязательно ниже нормативной глубины промерзания грунтов, достигающей в некоторых районах РФ 2, 5 м.

Объем земляных работ рассчитывают различными способами в зависимости от вида работ, сложности земляных сооружений и других факторов.

Расчет объема земляных работ, особенно для проведения вертикальной планировки площадки, достаточно трудоемок и длителен. Поэтому все эти расчеты рекомендуется выполнять с помощью ЭВМ. Для облегчения расчета объемов земляных работ при вертикальной планировке созданы также специаль­ные таблицы.

При строительстве насосных и компрессорных станций объем земляных работ (особенно при максимальном использо­вании свайных фундаментов) относительно небольшой. Из трех видов земляных работ — вертикальная планировка, разработка котлованов и траншей и обратная засыпка — наиболее трудоемки разработка траншей и их обратная засыпка (до 70 — 75%). Для выполнения земляных работ по вертикальной планировке строительную площадку компрессорной станции разбивают на четыре участка. Причем земляные работы выполняют последовательно в соответствии с номером участка. Участок I включает площадку компрессорного цеха, участок II — площадку аппаратов воздушного охлаждения и пылеуловителей, участок III — площадку энергоблоков, участок IV — площадку служебно-эксплуатационных, ремонтных блоков, блока маслохозяйства, склад горюче-смазочных материалов.

Вертикальную планировку строительной площадки компрессорной или насосной станции выполняют с помощью бульдозеров. Вначале на планируемой площадке удаляют растительный слой грунта, который перемещают за пределы площадки. Затем с помощью бульдозеров срезают послойно грунт в выемках и перемещают его в участки-насыпи. При необходимости излишек грунта, срезанного в выемках, удаляют за пределы площадки (при положительном балансе земляных работ) или, наоборот, — недостающий для насыпей грунт завозят на строительную площадку (при отрицательном балансе земляных работ).

После окончания вертикальной планировки строительной площадки разрабатывают котлованы (если они предусмотрены проектом) и траншеи для подземных технологических трубопроводов и инженерных коммуникаций. Котлованы на строительной площадке компрессорных и насосных станций имеют небольшую глубину (0, 75—1, 6 м) и сравнительно большие размеры в плане. Например, под общие здания блочных насосных станций БКНС-12, 5 максимальный размер в плане котлована поверху составляет 25x58 м. Для компрессорных станций, оснащенных газоперекачивающими агрегатами, размещенными в индивидуальных зданиях (агрегаты. ГПУ-10 с приводом от судовых газовых турбин и ГТН-25), разрабатывают либо индивидуальные котлованы под каждое здание, либо общий котлован под все здания. При применении газоперекачивающих агрегатов ГПУ-10 размер в плане индивидуального котлована

поверху составляет 26X11, 8 м, а общего котлована под восемь индивидуальных зданий —26X138 м.

Основная землеройно-транспортная машина при разработке котлованов — бульдозер. При работе бульдозеров необходимо обеспечить их выход из котлована для эвакуации срезанного грунта в отвалы, располагаемые на расстоянии 15—20 м от края котлована. Для этого откосы стенок котлована выполняют с малым уклоном. Угол откоса — 8—10°. Заложение откоса выполняют равным 4 м при коэффициенте откоса т = 6 — 7. При разработке котлована поперечными ходами бульдозера стенки котлована с малым уклоном выполняют по длинной стороне котлована, а при разработке продольными ходами — по короткой стороне котлована.

Организация и технология разработки котлованов с помощью бульдозеров зависит от времени года. В летнее время грунт котлована разрабатывают при поперечных ходах бульдозера. За каждый ход бульдозер срезает слой грунта толщиной до 400 мм и транспортирует его в отвал. В зимнее время при промерзании грунта котлован разрабатывают в два этапа: предварительное рыхление грунта и разработка и удаление разрыхленного грунта из котлована в отвал. Предварительное рыхление мерзлого грунта проводят с по­мощью бульдозеров-рыхлителей, дополнительно оборудованных навесным оборудованием для рыхления, которое закрепляют на проушинах заднего моста бульдозера. В состав навесного оборудования для рыхления входят рыхлитель, тяги, балки, гидроцилиндры и флюгеры. Непосредственное рыхление грунта осуществляют с помощью рыхлителя, в состав которого входят три зуба со сменными наконечниками. Каждый зуб закрепляют в флюгере. Флюгеры с зубьями устанавливают в подвижной раме, закрепляемой в специальных проушинах заднего моста бульдозера. В транспортное положение рыхлитель поднимают с помощью гидравлического механизма.

Мерзлый грунт рыхлят при продольных ходах бульдозера- рыхлителя ДП-9С (Д-652АС). При включенном в работу рыхлителе продольный ход осуществляют на всю длину котлована. Глубина разрыхления мерзлого грунта в сред­нем составляет 400 мм. Каждый слой разрыхленного мерзлого грунта удаляют за пределы котлована в отвал на расстояние до 15—20 м, с помощью этого же бульдозера-рыхлителя, который в данном случае работает как бульдозер. Для удаления в отвалы разрыхленного мерзлого грунта всю площадь котлована разделяют на две равные захватки. Удаление грунта осуществляют сначала в первой захватке, а затем во второй. Необходимость деления котлована на захватки связана с ограничением объема грунта, срезаемого и перемещаемого за один ход бульдозера.

Общая протяженность траншей, разрабатываемых на строительной площадке насосной и компрессорной Станций, относительно небольшая, а поперечные размеры траншеи различны ввиду разнообразия диаметров технологических и других трубопроводов. Поэтому при разработке таких траншей относительно небольшой протяженности применение высокопроизводительных специализированных роторных траншейных экскаваторов неэффективно. Траншеи- разрабатывают одноковшовыми экскаваторами с обратной лопатой. Наиболее часто в строительстве применяют универсальные экскаваторы с ковшом вместимостью от 0, 25 до 1 м³ на гусеничном или пневмо- колесном ходу. Для силового оборудования механизма экскаватора в основном используют дизельные двигатели внутреннего сгорания. Наиболее рациональным приводом рабочих органов одноковшового экскаватора является гидромеханический. Модели одноковшовых экскаваторов обозначают ЭО-2621А, ЭО-3322А, ЭО-4321, ЭО-4321, ЭО-4121, Э-652Б, Э-10011А и др. При разработке траншей на строительной площадке насосных и компрессорных станций обычно применяют одноковшовые универсальные экскаваторы с обратной лопатой: ЭО-3322А с ковшом вместимостью 0, 4 м³ на пневмоколесном ходу с наибольшим радиусом копания 8, 2 м и ЭО-4121 А с ковшом вместимостью 0, 65 м³ на гусеничном нормальном ходу с наибольшим радиусом копания 8, 54 м.

До начала работ по разработке траншей на участках трассы, отведенных под трубопроводы, срезают растительный слой грунта, который укладывают в отвалы с последующей ре­культивацией. Одновременно проводят геодезическую разбивку продольной оси траншеи. По оси траншеи устанавливают временные реперы, а в точках изменения направления траншеи — выносные столбы. Причем положение в плане всех подземных сетей и сооружений определяют от точек опорной геодезической сети линейными засечками или перпендикулярами, а высотное положение — нивелированием. До начала разработки траншеи проводят разбивку линии, по которой машинист будет направлять наружный контур колеса или гусеницы экскаватора. Эту линию через каждые 5 м закрепляют на местности вешками. Разработку траншеи осуществляют путем срезки и выемки грунта и перемещением его в отвал. Причем отвал грунта осуществляют только с одной стороны траншеи. Траншею разрабатывают последовательно с расположенных вдоль оси траншеи на расстоянии 2—3 м стоянок экскаватора. В процессе рытья траншей под линии водоснабжения и канализации этим же экскаватором разрабатывают котлованы под колодцы в местах, предусмотренных проектом.

Последний вид земляных работ на строительных площадках насосных и компрессорных станций — обратная засыпка траншей и засыпка «пазух» между стенками фундаментов и котлована. Обратную засыпку траншеи осуществляют с помощью бульдозеров. Причем траншеи для водопровода и канализации при бесканальной прокладке (т. е. при укладке трубопровода непосредственно на дно траншеи без специальных защитных каналов прямоугольного сечения из железобетона) после укладки трубопровода засыпают в две стадии. Вначале, до испытания на герметичность, трубопровод присыпают грунтом на высоту 0, 2—0, 3 м, оставляя при этом незасыпанными стыки труб, затем, после испытания трубопровода, — на полную высоту траншеи. Засыпку «пазух» осуществляют с помощью бульдозеров или экскаваторов с грейферным ковшом с последующим уплотнением грунта трамбованием.