Раздел IV. Производство буровзрывных и подземных работ

ГЛАВА 27. Производство открытых буровых работ

ГЛАВА 28. Производство взрывных работ

ГЛАВА 29. Возведение грунтового массива на подземные сооружения

ГЛАВА 30. Выбор производства работ с учетом инженерно-геологических условий

ГЛАВА 31. Проходка подземных выработок в слабых грунтах

ГЛАВА 32. Возведение обделок подземных сооружений

ГЛАВА 33. Сооружения наклонных и шахтных водоводов

ГЛАВА 34. Строительство подземных машзалов и камерзатворов

РАЗДЕЛ V. СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 35. Свайные и шпунтовые работы

ГЛАВА 36. Буровые сваи и «стенки в грунте»

ГЛАВА 37. Искуччтвенное упрочнение и уплотнение грунтов

ГЛАВА 38. Гидроизоляционные работы

Предисловие к I части учебника

Первая часть учебника, представленная в данном издании, написана в основном преподавателями «технология, организация и экономика строительства» (до недавнего времени «Технология, организация и экономика гидротехнического строительства») Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. В соответствии с общей структурой учебника эта часть включает три раздела:

- Раздел I – Общие вопросы строительства

- Раздел II – Производство земляных работ

- Раздел III – Производство бетонных работ

В отличие от действующего учебника и в соответствии с общей задачей учебника, изложенного во введении, в учебник включены многие новые главы, такие как глава 10 «Возведение земляных и каменно-набросных плотин с противофильтрационными элементами из негрунтовых материалов», глава 14 «Теоретические основы определения требований к технологии бетонных работ», глава 24 «Совершенствование технологии бетонных работ при возведении высоких бетонных плотин. Применение укатанного бетона и литого бетона».

Поскольку понятие «производство работ» включает элементы и технологии и организации работ и строительства, то в учебник включен новый раздел «Общие вопросы строительства» с главами 1, 2, 3, 4, 5, отражающие эту связь.

Изложение вопросов производства различных видов работ сопровождается анализом уровня техники отечественных и зарубежных строительных машин. Для этого даются соответствующие сравнительные таблицы.

Для конкретного ознакомления студентов с уровнем отечественной техники приводится краткая выборочная номенклатура отдельных машин.

Главы 1, 2, 5÷12, 13÷19, 21÷27 написаны профессором, доктором технических наук Телешевым В.И. с участием по отдельным темам соответствующих преподавателей и специалистов, а именно:

проф. Белоликов В.Т. - главы 1, 2; доц., к.т.н. Булатов Г.Я. – главы 7, 9; проф., д.т.н. Ватин Н.И. – главы 7; проф., д.т.н. Величкин В.З. – главы 7, 8; доц., к.т.н. Галузин В.М. – главы 5, 7, 8; доц., к.т.н. Комаринский М.В. – главы 13, 18; доц. Колосова Н.Б. – глава 6; ст. преп. Лисков А.А. – главы 8, 11; проф., д.т.н. Митюшин Д.Н. – глава 12; ст. преп. Птухина И.С. – главы 1, 2; ст. преп. Солдатенко Т.Н. – глава 23; зам. начальника ОАО РусГидро Толошинов А.В. - главы 25, 26; магистр технологий Снегирев А.И. – глава 15; бакалавр Головкова Н.В. – глава 6.

Глава 3 «Проекты организации строительства и проекты производства работ» написана проф., д.т.н. Ватиным Н.И.

Глава 4 «Строительный транспорт и дороги» и глава 24А «Производство сборного железобетона» написаны проф., д.т.н. Марчук А.Н. (МГСУ).

Глава 20 «Транспортирование бетонной смеси» написана доц., к.т.н. Комаринским М.В.

Глава 24 «Подводное бетонирование» написана проф. Карчачиным (МГСУ).

Приложения 1, 2 написаны доц., к.т.н. Булатовым Г.Я.

Большую помощь в подборе материалов по зарубежным строительным машинам оказали сотрудники кафедры Строительные и дорожные машины» проф., д.т.н. Шестопалов А.А. и проф., к.т.н. Бадалов Б.Б.

В подборе материалов для глав 14 и 25, 26 оказали большую помощь сотрудники ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева к.т.н. Радченко В.Г., д.т.н. Дымант А.Н., д.т.н. Гинзбург С.М., к.т.н. Костыля Г.З., к.т.н. Касаткин Ю.Н., ст.н.с. Павчич М.П., д.т.н. Кузнецов В.С.

Ряд полезных советов при подготовке рукописи высказали проф. Боярский В.М., доц., к.т.н. Галузин В.М. и специалисты ОАО «Ленгидропроект» Цвиг А.М., Киселев В.Н., Стадник Д.С., Моденов Н.В., Кузмичев А.П., Нейковский А.Н.

Всем им авторы выражают глубокую благодарность за помощь.

Особую благодарность авторы выражают студенту Головковой Н.В. и ассистенту Полухиной Н.В. за неоценимую помощь в подготовке и оформлении материалов учебника к изданию.

РАЗДЕЛ I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

ГЛАВА 1. Общая схема возведения речных гидротехнических сооружений

1.1. Особенности гидротехнического строительства

Строительство гидротехнических сооружений имеет по сравнению со строительством других промышленных сооружений ряд существенных особенностей, которые в большой мере влияют на производство работ, очередность и сроки возведения сооружений. Рассмотрим основные из них.

Высокая степень зависимости типа и конструкции основных сооружений гидроузла от местных природных условий (топографических, геологических, гидрологических, климатических), присущих только данному строительству.

Различие в топографических условиях вызывает различие в компоновке сооружений, в размещении производственных баз строительства и их удаленности от районов сосредоточения основных объемов работ.

Различие в инженерно-геологических условиях диктует разнообразие типов сооружений и их конструкций, применение местных материалов, бетона, железобетона и т. д. Это в свою очередь вызывает необходимость проведения разных видов основных работ (бетонных, земляных), применения соответствующей по видам и мощностям строительной техники, возведения нужных подсобных предприятий.

Особенностью строительства гидроузлов в горных районах, кроме того, является необходимость учета таких опасных явлений, как обвалы и оползни, снежные лавины и селевые потоки, являющиеся результатом развития здесь экзогенных геологических процессов. Это вызывает необходимость принятия соответствующих мероприятий по предотвращению этих опасных явлений.

Различия в климатических условиях (от умеренно благоприятных в южных районах страны до особо суровых в северо-восточных районах) вызывают различия, прежде всего в организации труда и быта работающих, для эффективного и качественного ведения работ. Например, в зависимости от климатических условий предусматриваются различные мероприятия по организации зимнего бетонирования, устройству насыпей намывом и сухим способом в зимних условиях и т. п. Климатические условия существенно влияют и на производительность труда работающих.

Разнообразие основных сооружений в составе гидроузла, практическое отсутствие повторяющихся объектов. Эта особенность обусловливает различную технологию возведения объектов и иной, чем на других видах строительства, подход к организации строительства.

Типизация и однотипность конструктивно-технологических решений возможны в основном только внутри каждого отдельного сооружения (однотипные секции плотины, здания ГЭС, однотипные блоки бетонирования, карты отсыпки и т. п.). Отсутствие однотипности сооружений вызывает изменение состава и объемов работ в ходе строительства. В один период могут превалировать земляные работы, в другой — бетонные, в третий — монтажные и т. д.

Необходимость организации пропуска естественных расходов реки (так называемый «пропуск строительных расходов») через створ строящегося гидроузла в течение всего периода строительства. Эта особенность гидротехнического строительства наиболее сильно влияет на очередность строительства основных сооружений, расположенных в русле реки. Поскольку на протяжении всего строительства через створ гидроузла идет определенный водоток, то невозможно развернуть строительство по всему фронту и равномерно возводить все сооружения, а требуется строить гидроузел по частям, предусматривая места для пропуска расходов водотока. Все это требует четкой увязки графика возведения отдельных частей сооружений и последовательности работ с гидрологическими условиями реки и соответствующего выбора схем пропуска строительных расходов на различных этапах строительства.

Отдаленность строящихся гидроузлов от существующих транспортных магистралей, а также от промышленно развитых городов и объектов стройиндустрии. Строящиеся крупные гидроузлы в настоящее время располагаются, как правило, в малообжитых районах Сибири и Дальнего Востока, где отсутствует развитая сеть дорог, линий электропередачи, объектов стройиндустрии. Все это вызывает необходимость строительства новых автодорог, железнодорожных и водных путей, перевалочных баз, создания собственных производственных баз.

Большие общие объемы работ, высокая стоимость и длительные сроки строительства. Эта особенность вызывает, прежде всего «замораживание» капиталовложений. Для уменьшения отрицательного эффекта «замораживания» требуется такая организация и технология строительства, которая обеспечивает ввод первых мощностей объекта (первого агрегата ГЭС, ГАЭС, первого блока насосной станции и т. п.) при недостроенных сооружениях с последующим постепенным наращиванием мощности и достройки плотины до проектной отметки.

Затопление и подтопление территорий, связанное с созданием водохранилищ и оказывающее существенное влияние на экологические условия районов. Это вызывает необходимость организации работ по подготовке ложа водохранилища к заполнению и тесной увязки графика выполнения этих работ с графиком возведения основных сооружений и наполнением водохранилища. Строящиеся в последнее время гидроузлы имеют, как правило, комплексное назначение. Они одновременно решают многие народнохозяйственные задачи, затрагивают и учитывают интересы многих отраслей народного хозяйства, в частности энергетики, водного хозяйства, водного транспорта, рыбного хозяйства, лесного хозяйства, сельского хозяйства и др. Назначение гидроузла диктует определенные требования к очередности и срокам возведения сооружений.

Все рассмотренные особенности вызывают необходимость индивидуального подхода к решению отдельных вопросов производства работ и организации гидротехнического строительства по сравнению с другими видами строительства. Рис. 1.1.-1.4.

Рис. 1.1. Строительство Саяно-Шушенской ГЭС с прочно-гравитационной бетонной плотиной

Рис. 1.2. Строительство Бурейской ГЭС с гравитационной бетонной плотиной с использованием укатанного бетона

Рис. 1.3. Строительство Вилюйской ГЭС-3 с земляной плотиной

Рис. 1.4. Строительство Саяно-Шушенской ГЭС. Комплекс сооружений бетонного хозяйства.

1.2. Периоды подготовки и строительства гидротехнических сооружений

От возникновения идеи о строительстве какого-либо объекта, особенно крупного гидротехнического сооруже­ния, до окончания строительства этого объекта проходит достаточно длительный период времени, насчитывающий иногда десятки лет. В течение этого времени последо­вательно решаются задачи, обеспечивающие в конечном итоге строительство объекта в определенной последова­тельности и в определенные сроки. Как и в любом от­дельном технологическом процессе в целом, в подготов­ке и строительстве гидротехнических сооружений су­ществует определенная очередность выполнения различ­ных работ, обеспечивающая наиболее рациональную организацию и выполнение поставленной цели.

В соответствии с этим общую продолжительность подготовки и строительства сооружений принято делить на отдельные периоды. В гидротехническом строитель­стве принято выделять периоды, относящиеся к общей проектной подготовке строительства и к непосредствен­ному строительству.

В проектной подготовке строительства выделяются: период перспективного (внестадийного) проектирования и период составления проекта.

В период перспективного проектиро­вания выявляются возможные пути развития соот­ветствующей отрасли народного хозяйства (например, гидроэнергетики, водного хозяйства) и наиболее эффек­тивная очередность строительства объектов для их реа­лизации. Для первоочередного объекта, намечаемого к строительству, выполняются внестадийные проектные проработки, подтверждающие технико-экономическую целесообразность его строительства.

Впериод составления проекта осуще­ствляются детальные проектно-изыскательские и иссле­довательские работы по обоснованию конструктивно-технологических, организационных, экономических и экологических решений по строительству данного объекта. В этот период определяются и утверждаются все основные организационные условия, состав участников, основные ресурсы и сроки строительства, поэтому в ре­шении этих вопросов должны участвовать не только проектные организации, но и будущие строители и экс­плуатационники. Этот период нельзя рассматривать только как проектный, а правильнее — как период составления проекта и организацион­ной подготовки строительства.

В периодах, относящихся непосредственно к осу­ществлению гидротехнического строительства, принято выделять минимум три (хотя в принципе их может быть и больше): подготовительный, основной и заключитель­ный.

Первый период — подготовительный. Главная задача подготовительного периода — подготовка строи­тельства к ведению работ по основным сооружениям. Сюда входит строительство транспортных, энергетиче­ских и всех других инженерных коммуникаций, опреде­ленной части производственной базы, определенной ча­сти жилпоселка и других сооружений, т. е. подготовка всех тылов, обеспечивающая начало ведения основных работ и последующее их развитие необходимыми темпа­ми. По продолжительности этот период охватывает вре­мя от начала строительства (открытия титула объекта) до начала работ по возведению основных сооружений (начало земляных работ в котловане основных соору­жений, укладка бетона в основные сооружения, отсыпка материала в тело плотины и др.). В этот период должны быть закончены строительством основные объекты про­изводственной базы (бетонное хозяйство, автобазы и др.). Часть сооружений производственной базы может быть построена и позже, т. е. параллельно с началом основных работ, но при условии, если это не сдержи­вает намеченную интенсивность работ.

Второй период — основной. Главная задача это­го периода — возведение основных сооружений в объеме, необходимом для пуска объекта на полную мощность. Практически в этот период должны быть закончены все сооружения объекта, необходимые для его эксплуата­ции. По продолжительности этот период охватывает время от начала работ в котловане основных сооруже­ний до пуска объекта во временную эксплуатацию. Этот период, как правило, характеризуется высокими темпа­ми строительства. Годовые объемы работ достигают20—25% и более от общего объема.

Третий период — заключительный. Главная задача этого периода — подготовка и сдача объекта в постоянную промышленную эксплуатацию. В этот пе­риод заканчиваются все работы по объекту, не включен­ные во второй период к моменту пуска объекта во вре­менную эксплуатацию. В основном— это доделки по основным сооружениям: отделочные работы, работы по благоустройству территории промзоны и жилпоселка, рекультивационные работы по карьерам строительства, ликвидация временных предприятий строительства и т. п. По продолжительности этот период охватывает время от пуска объекта во временную эксплуатацию до приемки объекта государственной приемочной комис­сией в постоянную эксплуатацию.

Для крупных гидроэнергетических и других объек­тов, имеющих большую мощность с большим количест­вом агрегатов и длительные сроки наполнения водохра­нилища, ввод мощностей предусматривается, как пра­вило, последовательно и растягивается на длительный период. В этом случае рационально выделять не три, а четыре периода, разбивая основной период на дополни­тельные периоды, отражающие пуск первых агрегатов и последующее наращивание мощности объекта до про­ектной. А именно: первый период — подготовительный; второй—основной по пуску первых агрегатов; третий — основной по наращиванию мощностей до проектной; чет­вертый — заключительный. Подготовительный и заклю­чительный периоды в этом случае имеют те же самые главные задачи, что и при разбивке на три периода. Главной задачей основного периода по пуску первых агрегатов является выполнение работ в минимальных объемах, необходимых для пуска первых агрегатов ГЭС на промежуточных отметках водохранилища, в том чис­ле возведение сооружения напорного фронта до пуско­вых отметок первых агрегатов ГЭС, возведение монтаж­ной площадки и здания ГЭС в объемах, необходимых для пуска первых агрегатов, т. е. выполнение пускового комплекса первых агрегатов. При этом должна быть учтена возможность последующего развития работ по другим агрегатам без остановки действующих.

Принятое деление общего срока строительства на отдельные периоды носит несколько условный харак­тер, в связи с тем, что они тесно взаимосвязаны, и при строительстве гидроузлов в соответствии с конкретными условиями часто происходит совмещение работ отдель­ных периодов и этапов. Однако в целом такое деление более четко определяет главные задачи строительства на данном отрезке времени, а также главные направле­ния в организации и планировании работ.

1.3. Этапы возведения сооружений и пропуска строительных расходов

Общую задачу каждого периода целесообразно раз­бивать на ряд более частных задач и выделять внутри каждого периода соответствующие этапы. Поскольку масштабы задач для разных строек могут быть различными, то и количество этапов может быть различным. Однако практика гидротехнического строительства вы­работала подходы к рациональному выделению этапов. Так, в основном периоде для речных гидротехнических сооружений целесообразно выделять минимум пять эта­пов, связанных с очередностью возведения сооружений с учетом пропуска строительных расходов и наполнения водохранилища.

I этап — возведение сооружений, необходимых для перекрытия русла;

II этап — перекрытие русла;

III этап—наращивание сооружений до отметок, необходимых для начала наполнения водохранилища;

IV этап — наполнение водохранилища до отметок пуска первоочередных агрегатов;