CC BY
16
УДК 621.879.41:622.583
DOI: 10.30838/J.BPSACEA.2312.231018.65.312
РОЗРОБКА ШНЕКОВО1 ТЕХНОЛОГИ СТВОРЕННЯ ЗАХИСНОГО ЕКРАНУ
МЕНЕЙЛЮК О. I.1, д-р техн. наук, проф., ПЕТРОВСЬКИЙ А. Ф.2, д-р техн. наук, проф., БОРИСОВ О. О.3, канд. техн. наук, доц.,
4
КИРИЛЮК С. В.4, канд. техн. наук
'Одеська державна академш будiвництва та архггектури, вул. Дiдрiхсона, 4, 65029, E-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-1007-309X
2Одеська державна академш будiвництва та архiтектури, вул. Дiдрiхсона, 4, 65029, E-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-8232-1245
3Одеська державна академш будiвництва та архiтектури, вул. Дiдрiхсона, 4, 65029, E-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-6930-3243
4Одеська державна академш будiвництва та архiтектури, вул. Дiдрiхсона, 4, 65029, E-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-8871-8302
Одеса, Украша, тел. +380487236151, Одеса, Украша, тел. +380487236151, Одеса, Украша, тел. +380487989083, Одеса, Украша, тел. +380678433770,
Анотащя. Постановка проблеми. Дослщження присвячене розробленню шнеково! технологи створення захисного екрана. З кожним роком в Украíнi зростае обсяг будiвельних робiт, виконуваних iз метою охорони навколишнього середовища ввд фшьтраци шшдливих промислових вiдходiв i речовин з рiзного роду вiдстiйникiв, накопичувачiв i сховищ. У великий рiзноманiтностi iснуючих технологiй влаштування захисних екрашв, основне мiсце вiдводиться екранам, яш влаштовуються вiдкритим способом. Однак цший ряд вищеназваних споруд не можна перенести або осушити. Виконання таких робгг в умовах спорудження вщкритим способом неможливе. Альтернативними стають закрил технологи будiвництва екранiв. Хоча так технологií також не позбавленi недолЫв, iснують грунтовi умови, в яких застосування закритих способiв може бути обмежене, наприклад, присутнiсть твердих включень, розмiр яких не дасть можливосп пройти по заданiй траектори робочому органу, або неоднорiднiсть складу грунпв, що, у свою чергу, не забезпечить рiвномiрного розповсюдження iзолювального або змщнювального складу. Зазначенi фактори зумовлюють необхiднiсть розроблення шновацшно! технологи улаштування горизонтального протифiльтрацiйного екрана закритим способом на базi горизонтально-направленого бурiння. Мета дослщження - розроблення технологи захисту пiдземного простору вiд забруднень та влаштування гiдроiзоляцiйного шару екрана за наявносп у грунтi твердих включень, неоднорвдносл складу грунтiв i ввдсутносп водоупора на досяжнiй глибинi. Висновок. Розроблена технолопя дозволить зробити протифшьтрацшний екран пiд iснуючими джерелами забруднення, в грунтах iз твердими включеннями та в неоднорiдних грунтах, що не дозволяють застосовувати iснуючi технологи проведення таких робiт.
Ключов1 слова: захисний екран; водонепрониктсть; горизонтально-направленне буртня; будiвельнi технологи
РАЗРАБОТКА ШНЕКОВОИ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ
ЗАЩИТНОГО ЭКРАНА
МЕНЕЙЛЮК А. И. 1, д-р техн. наук, проф., ПЕТРОВСКИЙ А. Ф. 2, д-р техн. наук, проф., БОРИСОВ А. А. 3, канд. техн. наук, доц., КИРИЛЮК С. В. 4, канд. техн. наук
'Одесская государственная академия строительства и архитектуры, ул.
Дидрихсона, Дидрихсона,
тел. +380487236151, e-mail: [email protected],ORCID ID: 0000-0002-1007-309X 2Одесская государственная академия строительства и архитектуры, ул. тел. +380487236151, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-8232-1245 3Одесская государственная академия строительства и архитектуры, ул. Дидрихсона, тел. +380487989083, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-6930-3243 4Одесская государственная академия строительства и архитектуры, ул. Дидрихсона, тел. +380678433770, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-8871-8302
4, 65029, Одесса,
4, 65029, Одесса,
4, 65029, Одесса,
4, 65029, Одесса,
Украина, Украина, Украина, Украина,
Аннотация. Постановка проблемы. Исследование посвящено разработке шнековой технологии создания защитного экрана. С каждым годом в Украине растет объем строительных работ, выполняемых с целью охраны окружающей среды от фильтрации вредных промышленных отходов и веществ с различного рода отстойников, накопителей и хранилищ. В большом разнообразии существующих технологий устройства защитных экранов основное место отводится экранам, которые устраиваются открытым способом. Однако
целый ряд вышеназванных сооружений не представляется возможным перенести или осушить. Выполнение этих работ в условиях сооружения открытым способом невозможно. Альтернативными становятся закрытые технологии строительства экранов. Хотя такие технологии также не лишены недостатков, существуют грунтовые условия, в которых применение закрытых способов может быть ограничено, например присутствие твердых включений, размер которых не позволит пройти по заданной траектории рабочего органа, или неоднородность состава грунта, что, в свою очередь, не обеспечит равномерного распространения изолирующего или укрепляющего состава. Указанные факторы обусловливают необходимость разработки инновационной технологии устройства горизонтального противофильтрационного экрана закрытым способом на базе бурения. Цель исследования - разработка технологии защиты подземного пространства от загрязнений и устройство гидроизоляционного слоя экрана при наличии в грунте твердых включений, неоднородности состава грунтов и отсутствии водоупора на достижимой глубине. Вывод. Разработанная технология позволит сделать противофильтрационный экран под существующими источниками загрязнения, в грунтах с твердыми включениями и в неоднородных грунтах, которые не позволяют применять существующие технологии проведения таких работ.
Ключевые слова: защитный экран; водонепроницаемость; горизонтально-направленное бурение; строительные технологии
DEVELOPMENT OF AUGER TECHNOLOGY FOR CREATING
PROTECTIVE SCREEN
MENEILIUK O. I. \ Dr. Sc. (Tech.), Prof. PETROVSKYI A. F. 2, Dr. Sc. (Tech.), Prof. BORYSOV O. O.3, Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof.. KYRYLIUK S. V. 4, Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof.
'Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, Didrikhsona str., 4, 65029, Odessa, Ukraine, tel. +38(048)7236151, E-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-1007-309X
2Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, Didrikhsona str., 4, 65029, Odessa, Ukraine, tel. +38(048)7236151, E-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-8232-1245
3Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, Didrikhsona str., 4, 65029, Odessa, Ukraine, 4el. +38(048)7989083, E-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-6930-3243
4Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, Didrikhsona str., 4, 65029, Odessa, Ukraine, tel. +38(067)8433770, E-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-8871-8302
Annotation. Formulation of the problem. This work is devoted to the development of auger technology for creating a protective screen. Every year the volume of construction activities performed to protect the environment from the filtration of harmful industrial wastes and substances from various decanters, storage devices and storage facilities is increasing in Ukraine. In a large variety of existing technologies of security screens installation, the main place is allocated to screens, which are arranged in an open way. However, a number of the above-mentioned structures is not possible to move or drain. In order to perform such works, in such circumstances construction in an open way is impossible. Alternative technologies are becoming closed construction technologies of building screens. Although such technologies have also disadvantages, there are ground conditions in which the use of closed methods may be limited, such as the presence of solid inclusions, the size of which will not allow the passage of a given path of the working body, or nonhomogeneity of the soil structure, which in turn will not ensure equal distribution of an isolating or strengthening compound. These factors determine the necessity of developing an innovative technology for the arrangement a horizontal impervious screen in a closed way based on a horizontal directional drilling. Goal. The purpose of this study is to develop a technology for protecting the underground space from contamination, and the installation of a waterproofing layer of the screen if there are solid inclusions in the ground, soil nonhomogeneity and absence of water resistance at an achievable depth. Conclusion. The developed technology will allow to make impervious screen under existing sources of pollution, in soils with solid inclusions and in non-uniform ground that do not allow to apply existing technologies of carrying out such works.
Keywords: protective screen; water resistance; horizontal directional drilling; construction technologies
Постановка проблеми. З кожним роком зростае обсяг будiвельних роб^, виконуваних iз метою охорони навколишнього середовища вщ фшьтрацп шкщливих промислових вiдходiв i речовин з рiзного роду вщстшниюв, накопичувач1в i сховищ.
На територп Укра'ни мютиться величезна кшьюсть радюактивних матер1ал1в, що обчислюсться багатьма тисячами тонн. Тшьки на територп вщчуження в Чорнобиш нараховуеться понад 800 траншей з радюактивними
матер1алами, як не оснащеш засобами довготривало! 1золяци [1-3].
Також необхщно вщм1тити наявшсть велико! кшькосп сховищ, вщстшниюв, природних водойм, ставюв-накопичувач1в спчних вод, см1ттезвалищ, бурових майданчиюв 1 вщвал1в. У бшьшосп випадюв вони споруджеш без достатнього забезпечення !х герметичносп або 1 зовам без не!. Наслщок цього - фшьтращя шкщливих речовин у грунт!
У великш р1зномаштносп юнуючих технологш влаштування протифшьтрацшних екрашв основне мюце выводиться екранам, як1 влаштовуються вщкритим способом [4; 5]. Однак цший ряд вищевказаних споруд не можливо перенести або осушити.
Технолопя улаштування горизонтального протифшьтрацшного екрана закритим способом може знайти широке застосування тд час зведення найр1зномаштшших пдротехшчних 1 водопровщно-канал1зацшних споруд, таких як водопровщш та канал1зацшш насосш станци, емшсш споруди 1 споруди для очищення води 1 стоив, канали 1 дренажш колектори, а також для захисту споруд 1 буд1вель вщ пщтоплення [6].
Також актуальним постае питання змщнення грунт1в тд юнуючими спорудами.
Хоча таю технолог!! також не позбавлен! недолшв, юнують грунтов! умови, в яких застосування закритих способ1в може бути обмежене, наприклад, присутшсть твердих включень, розм1р яких не дасть мождивосп пройти по заданш траектори робочого органа, або неоднорщшсть складу грунт1в, що,у свою чергу, не забезпечить р1вном1рного розповсюдження
¿золюювального або змщнюювального складу.
Зазначен! фактори зумовлюють необхщшсть розроблення шновацшно! технолог!! улаштування горизонтального протифшьтрацшного екрана закритим способом на баз! горизонтально-направленого буршня.
Анал1з публ1кац1й. Огляд цього питання показав, що за масштабами впливу ! необхщнима фшансовими ! техшчними
ресурсами провщне мюце посщае локал1защя забруднень ! зниження емюш радюактивних речовин у навколишне середовище. Анал1з шших технологш показав низьку економ1чну й еколопчну ефектившсть та низку недолшв, як потр1бно усунути в майбутньому [7; 8]. Були запропоноваш численш способи
влаштування протифшьтрацшних екрашв, у тому числ1 1 авторами ще! роботи, але вони мають обмежену область застосування [9, 10]. Отже, розроблення нового шновацшного способу захисту пщземного простору за шнековою технолопею стало актуальним завданням.
Це дослщження мае безсумшвну еколопчну, а також сощальну значимють, тому що дозволить захистити населення вщ наслщюв зараження забруднено!
радюнуклщами водою.
Мета дослщження - розроблення технологи захисту пщземного простору вщ забруднень та улаштування
гщро1золяцшного шару екрана за наявносп в грунт твердих включень, неоднорщносп складу грунт1в 1 вщсутносп водоупору на досяжнш глибиш.
Виклад матер1алу. Зведення екрана тд спорудою виконуеться за допомогою двонапрямленого шнека, який дозволяе використання нового способу в грунтах 1з твердими включеннями, розм1ри яких не перевищують д1аметра двонапрямленого шнека, або мщшсть твердих включень дозволяе розробити !х, роздробивши на др1бшш1 частки. За рахунок обертання шнека та його двонапрямленосп, грунт розробляеться та транспортуеться, одночасно, до напрямних свердловин. Свердловини бшьш1 за д1аметром, шж двонапрямлений шнек, 1 дозволяють тимчасово збер1гати розроблений грунт та тверд1 включення. Двонапрямлешсть також дозволяе уникнути змщення шнека тд час обертання м1ж напрямними свердловинами.
Важливим результатом винаходу стало те, що грунт розробляеться частково, а основним завданням двонапрямленого шнека е зм1шування грунту з тверд1ючими розчинами для створення
протифшьтрацшного екрана. Обертання шнека у зворотному напрямку транспортуе тверд1ючий розчин 1з напрямних свердловин разом 1з розробленим грунтом та одночасно зм1шуе !х.
Суть технологично! модел1 пояснюеться кресленнями.
Модель реал1зуеться таким чином:
На вщсташ вщ споруди 1 на деннш поверхш 4 за допомогою бурово! установки 5 тд захистом прохщницько! рщини 6 бурять наскр1зь аутентично площин тдошви 3 споруди принаймт дв1 паралельт крайт напрямт свердловини 7 (рис. 1).
5
Гч У 2 3 1 4
m w ■'V^ m / / m y ш
Рис. 1. Вертикальний nepepi3 oci напрямно'1 свердловини: 1-споруда; 2-грунт; 3-пiдошва споруди; 4-денна поверхня; 5-бурова установка; 6-прохiдницька рiдина; 7-напрямна свердловина;
8-бур
До бура 8, що виходить на денну поверхню 4, прикршляють розширювач свердловин 9, гнучю тяги 10 та заводять ïx у напрямт свердловини у м1ру витягнення бура в пшотну свердловину (рис. 2). Усе це буршня виконусться тд захистом бурового розчину. Замють будь-яко'1' споруди може бути розмщений центр забруднення чи будь-яке шше небезпечне джерело отруення грунту.
j
3 I 4
—?" (1 >
До вшьних кшщв тяг прикршлюють двонапрямлений шнек 11 (рис. 3) 1з кутовим редуктором.
розробка грунту подача розчину
е^ШШч
Рис. 3. Схема обертання двонапрямленого шнека
Прикршлений до вшьних кшщв тяг двонапрямлений шнек тдтягують за допомогою натяжних пристро!в,
розробляючи грунт, що мютиться м1ж напрямними свердловинами, при цьому шнек обертаеться роблячи його бшьш пухким. Услщ за шнеком подаеться розчин 12, тдготовлений м1ксерною стантею 13, та зм1шуеться з грунтом 2 за допомогою зворотного обертання шнека (рис. 4).
Рис. 4. Повздовжнш перер1з екрана: 1-споруда; 2-грунт; 3-тдошва споруди; 4-денна поверхня; 5-бурова установка; 11-двонапрямлений шнек; 12-подача твердЮчого розчину; 13-мгксерна станцгя
Затвердший розчин спшьно з грунтом створюють екран 14 (рис. 5).
А - А
2 1
»> У - / M
Рис. 2. Вертикальний перерiз ос напрямног свердловини з уведенням гнучких тяг: 1-споруда; 2-грунт; 3-пiдошва споруди; 4-денна поверхня; 5-бурова установка; 7-напрямна свердловина; 9-розширювач свердловин; 10-гнучк тяги
Рис. 5. Перерьз захисного екрана: 1-споруда;
2-грунт; 14-захисний екран Спос1б установлення екрана тд спорудою включае створення наскр1зних напрямних свердловин, розробку грунту м1ж
сум1жними свердловинами двонапрямленим шнеком та зм1шування грунту з тверд1ючим розчином. Грунту розробляеться
двонапрямленим шнеком з одночасним транспортуванням у порожнини напрямних свердловин. Розробка грунту виконуеться частково, щоб його залишок використати як заповнювач для розчину, який зм1шуеться з розробленим грунтом за допомогою зворотного обертання двонапрямленого
шнека. Використання цого способу не обмежуеться грунтами з твердими включеннями, меншими за д1аметр шнека.
Висновки. Розроблена технология дозволить зробити протифшьтрацшний екран тд юнуючими джерелами забруднення, у грунтах 1з твердими включеннями та в неоднорщних грунтах, що не дозволяють застосовувати юнуюч1 технологи проведення таких робгг.
СПИСОК ВИКОРИСТАНО1 Л1ТЕРАТУРИ
1. Вальков В. Ф. Экология почв. Ч. 3. Загрязнение почв : учеб. пос. для студ. вузов / В. Ф. Вальков, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников. - Ростов-на-Дону : УПЛ РГУ, 2004. - 54 с.
2. Чеpнобыльская катастpофа / Нац. акад. наук Украины ; гл. pед. В. Г. Баpьяхтаp - Киев : Наук. думка, 1995. -
560 с.
3. Чорнобиль: шсляаваршна програма буд1вництва : монограф1я / О. В. Горщький, В. Я. Шнчук, В. П. Сабалдир,
Г. К. Злобш, I. П. Лось, В. О. Величко, О. М. Л1вшський, Г. В. Желудков ; ред. К. Г. Злобш, В. Я. Шнчук. -Кив : 1ван Федор1в, 1998. - 456 с.
4. Бойко Г. А. Применение тонких противофильтрационных диафрагм в условиях Белоруссии / Г. А. Бойко, Г. Г. Азбель, Г. Н. Никольская // Строительство и архитектура Белоруссии. - 1980. - № 4. - С. 31.
5. Бунтман А. Д. Об использовании противофильтрационных завес для защиты котлованов от притока грунтовых вод / А. Д. Бунтман // Энергетическое строительство. - 1978. - № 2. - С. 86-87.
6. Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов (к СНиП 2.01.28-85) / Госстрой СССР. - Москва : Центр. ин-т типового проектирования, 1990. -48 с.
7. Способ создания противофильтрационной завесы в лессовом грунте : пат. 2015248 С1 Рос. Федерация : МПК5 E 02 Д 3/12 / Осипов В. И., Филимонов С. Д., Мельников Б. Н., Кайль Е. В. ; заявл. 27.12.91 ; опубл. 30.06.94.
8. Способ возведения ограждающей противофильтрационной инженерно-защитной конструкции (варианты) : пат. 2206663 С1 Рос. Федерация : МПК7 E 02 Д 5/56, 5/20, 7/22 / А. Н. Басиев, М. В. Зелов, А. Г. Икусов ; заявл. 21.12.2001 ; опубл. 20.06.2003.
9. Спос1б улаштування екрана пвд спорудою : пат. 73600 Украша на корисну модель : МПК E 02 Р 29/00 / О. М. Галшський, О. М. Менейлюк, А. Ф. Петровський ; заявл. 13.04.2012 ; опубл. 25.09.2012, Бюл. № 18.
10. Спос1б улаштування протифшьтрацшно! завюи тд спорудою: пат. 91704 Украша на корисну модель : МПК E 02 В 3/00 / О. М. Галшський, О. I. Менейлюк, А. Ф. Петровський ; заявл. 26.02.2014 ; опубл. 10.07.2014, Бюл. № 13.
REFERENCES
1. Val'kov V.F., Kazeev K.Sh. and Kolesnikov S.I. Ekologiyapochv. Ch. 3. Zagryazneniepochv [Soil Ecology. Part 3.
Soil pollution], Rostov-na-Donu : UPL RGU Publ., 2004, 54 p.
2. Chernobyl'skaya katastrofa [Chernobl accident]. Nats. akad. nauk Ukrainy [National Academy of Sciences of Ukraine] ; ch. edit. Bar'yakhtar V.G., Kiev : Nauk. Dumka Publ., 1995, 560 p.
3. Goritskyi O.V., Pinchuk V.Ya., Sabaldyr V.P., Zlobin H.K., Los I.P., Velychko V.O., Livinskyi O.M. and Zheludkov H.V. ; ed. Zlobin K.H., Pinchuk V.Ya. Chornobyl: pisliaavariina programa budivnytstva [Chernobyl: post-emergency building program], Kyiv : Ivan Fedoriv Publ., 1998, 456 p.
4. Boyko G.A., Azbel' G.G. and Nikol'skaya G.N. Primenenie tonkikh protivofil'tratsionnykh diafragm v usloviyakh Belorussii [The use of thin anti-filtration diaphragms in the conditions of Belarus]. Stroitel'stvo i arkhitektura Belorussii [Construction and Architecture of Belarus], 1980, no. 4, p. 31. (in Russian).
5. Buntman A.D. Ob ispol'zovanii protivofil'tracionnykh zaves dlya zashchity kotlovanov ot pritoka gruntovykh vod
[Using of impervious curtain to protect the pits from groundwater inflow]. Energeticheskoe stroitel'stvo [Energy construction], 1978, no. 2, pp. 86-87. (in Russian)
6. Gosstroy SSSR. Posobie po proektirovaniyu poligonov po obezvrezhivaniyu i zakhoroneniyu toksichnykh promyshlennykh otkhodov (k SNiP 2.01.28-85) [The allowance on the landfills designing for the disposal and dumping toxic industrial wastes (to the State Building Codes 2.01.28-85)]. Moscow : Tsentral'nyi institut tipovogo proektirovaniya Publ., 1990, 48 p. (in Russian).
7. Osipov V.I., Filimonov S.D., Melnikov B.N. and Kayl' E.V. Sposob sozdaniya protivofil'tracionnoy zavesy v lessovom grunte [A method for creating grout curtain in the loess soils], Patent No. 2015248 C1, RU, IPC 5E02D3/12 ; zayavl. 27.12.91 ; opubl. 30.06.94.
8. Basiev A.N., Zelov M.V. and Ikusov A.G. Sposob vozvedeniya ograzhdayushchey protivofil'tratsionnoy inzhenerno-
zashchitnoy konstruktsii (varianty) [A method of fencing erecting of an anti-protection engineering construction (variants)], Patent No. 2206663 C1, RU, IPC 7E02D5/56, 5/20, 7/22 ; zayavl. 21.12.2001 ; opubl. 20.06.2003.
9. Halinskyi O.M., Meneilyuk O.M. and Petrovskyi A.F. Sposib ulashtuvannia ekrana pid sporudoiu [The method of
arranging the screen under construction], Patent No. 73600 Ukraine for the utility model, IPC E02R29/00 ; zayavl. 13.04.2012 ; opubl. 25.09.2012.
10. Halinskyi O.M., Meneilyuk O.M. and Petrovskyi A.F. Sposib ulashtuvannia protyfilntatsiinoi zavisy pid sporudoiu [The method of installation the anti-drainage curtain under the construction], Patent No. 91704 Ukraine for the utility model, IPC E02B3/00 ; zayavl. 26.02.2014 ; opubl. 10.07.2014.
Рецензент: Быоконь А. I., д-р техн. наук, проф. Надшшла до редколеги: 10.08.2018 р.
