Окончательная операция отделки шерстяных тканей в фабричных условиях


4 Этап. Заключительная отделка

Заключительная отделка - завершающий этап отделки текстильных материалов. Её цель - придать материалу красивый внешний вид, разгладить его и тем самым облегчить в дальнейшем проведение операций рас­кроя и пошива в швейном производстве.

Заключительная отделка хлопчатобумажных и льняных тканей

Хлопчатобумажные и льняные ткани при заключительной отделке подвергаются аппретированию, ширению, глажению.

Аппретирование - нанесение на ткань аппрета, содержащего в своем составе клеящее вещество (крахмал, клей), мягчитель (жир, мыло, гли­церин), антисептики (формалин, борная кислота). После нанесения аппрета ткань становиться гладкой, плотной, приобретает в зависимости от состава аппрета жесткость или, наоборот, мягкость.

Ширение производится на цепной ширильной машине, предназначенной для выравнивания ткани по ширине, устранения её перекосов, распрямления изогнутых нитей утка.

Глажение (каландрование) проводится на каландрах. При слабом прижатии валов получается эффект разглаживания; с увеличением степени прижатия валов на ткани появляется блеск, который значительно усиливается, если стальной вал нагрет и имеется проскальзывание одного вала относительно другого.

Уменьшить сминаемость хлопчатобумажных и льняных тканей можно, подвергая их несминаемой отделке - обработке раствором диметилолмочевины или метиллолмеламином.

Заключительная отделка шерстяных тканей

При заключительной отделке шерстяные ткани проходят следующие виды обработки:

  • Стрижка

  • Аппретирование (только полушерстяные ткани)

  • Прессование

  • Декатирование

Стрижка гребенных тканей выполняется с целью удаления с их поверхности отдельно торчащих волоконец, стрижка суконных тканей - для подравнивания высоты ворса (начеса).

Шерстяные ткани стригут с лицевой и изнаночной сторон.

Аппретированию подвергаются некоторые полушерстяные костюмные и платьевые ткани. Для придания им мягкости и уменьшения сминаемости их обрабатывают аппретами, в состав которых вводят крахмал, мягчители и т.д.

Прессование применяется для уплотнения, выравнивания ткани и придания ей блеска.

Декатирование. Эта операция выполняется для уменьшения усадки ткани, придания ей устойчивых линейных размеров.

Несминаемая отделка используется главным образом для полушерстяных тканей из шерстяных и вискозных штапельных волокон.

Безусадочной отделке подвергают большинство тканей из шерстя­ной малокрученой пряжи, обладающих значительной усадкой.. После такой обработки значительно уменьшается усадка и свойлачиваемость материала, | повышается несминаемость и устойчивость к истиранию. Швейные изделия, изготовленные из тканей, подвергнутых безусадочной отделке, лучше сохраняют форму.

Заключительная отделка шелковых тканей

Креповые ткани из натурального шелка при заключительной отделке обрабатывают 1%-ным раствором уксусной кис­лоты, а затем высушивают на игольчатой сушильноусадочной машине.В результате повышается мягкость и эластичность ткани.

При заключительной отделке ворсовых тканей выполняют следующие операции: поднятие ворса путем выколачивания ткани с изнаночной стороны на отколоточной машине; стрижку на стригальной машине для выравнивания высоты ворса; аппретирование (аппрет наносится только с изнанки). Затем ткань пропускают через игольчатую сушильноширильную машину.

Ткани из искусственных волокон, особенно из вискозных, характеризуются значительной деформируемостью во влажном состоянии, поэтому в процессе заключительной отделки обработку ведут с минимальным натяжением этих тканей. Сушатся ткани на игольчатых ширильноусадочных машинах.

Характерной особенностью тканей из вискозных штапельных волокон является их значительная сминаемость. Для уменьшения сминаемости этих тканей применяют несминаемую отделку, суть которой сводится к обработке ткани отверживающими смолами, способными проникать в структуру волокна и равномерно распределяться в ней. После такой отделки вискозных тканей резко уменьшается их сминаемость, снижается набухаемость волокон, усадка ткани при стирке и её загрязняемость, несколько повышается прочность ткани при растяжении.

Специальные виды отделки

Несминаемая отделка применяется главным образом для полушерстяных тканей из шерстяных и вискозных штапельных волокон. Для отделки этих тканей используют диметилолмочевину или химические препараты, используемые при аналогичной отделке штапельных вискозных тканей, но при несколько иных режимах. В результате несминаемой отделки несминаемость этих тканей повышается на 17—20%.

Противомолевая пропитка шерстяных тканей применяется для предохранения их от разрушения личинками моли. В качестве пропиток используют различные химические вещества, которые являются ядом для личинок моли: хлорированные ароматические сульфокислоты, выпускаемые в виде препаратов под различными названиями, например, митин FF, эвлан. Очень эффективным средством защиты шерстяных тканей от личинок моли является препарат ДДТ. Препарат ДДТ не растворим в воде, но растворяется в органических растворителях: бензине, дихлорэтане, жирах. Поэтому вначале готовят стойкую водную жировую эмульсию ДДТ, которой и обрабатывают ткань (ДДТ берут в количестве до 1% от веса ткани). Хорошее закрепление ДДТ на волокнах получается при внесении водной эмульсии в красильную ванну при крашении ткани.

Безусадочной отделке подвергают большинство тканей из шерстяной малокрученой пряжи, обладающих значительной усадкой. Для получения малоусадочных тканей их обрабатывают специальными растворами (сополимера винилпиридина и бутилакрилата, метилированного метилолмеламина). После такой обработки значительно уменьшается усадка и свойлачиваемость материала, повышается несминаемость и устойчивость к истиранию. Швейные изделия, изготовленные из обработанной таким образом ткани лучше сохраняют форму.

Вопрос 2. Подготови­тельные операции отделки.

Предварительная отделка необходима для подготовки ткани к последующим операциям и зависит от волокнистого состава ткани.

Предварительная отделка хлопчатобумажныхтканей включает: опаливание (удаление выступающих кончиков волокон), расшлихтовку (удаление шлихты - нанесенной на нити основы в процессе ткачества), отваривание (удаление остатков шлихты, сопутствующих целлюлозе веществ и некоторых механических примесей), отбеливание (химическое и оптическое) – разрушение красящих веществ окислителями и обработку текстильных материалов оптически отбеливающими веществами; мерсеризацию (обработку тканей раствором щелочи определенной концентрации при натяжении).

Предварительную отделку льняныхтканей проводят по схеме хлопчатобумажного производства, но более осторожно, операции повторяют несколько раз, чтобы не разрушить техническое волокно до элементарного и не ухудшить свойства ткани. Кроме того, некоторые льняные ткани подвергают кислованию (обработке слабым раствором серной кислоты) для придания светло-серой окраски и мягкости.

Шерстяные тканив процессе отделки подвергают заварке (обработке камвольных тканей в расправленном виде кипящей водой с последующим охлаждением с целью снятия внутренних напряжений и способности равномерно окрашиваться), мокрой декатировке (обработке тканей горячей водой и паром с целью выравнивания напряжений в ткани и предупреждения образования заломов при дальнейшей обработке), карбонизации (обработке чистошерстяных тканей слабым раствором серной кислоты с целью удаления растительных примесей), валке (обработке тканей водой на специальных валяльных машинах с целью уменьшения усадки и образования войлокообразного застила, полностью или частично скрывающего ткацкий рисунок).

Предварительная отделка шелковых тканей зависит от вида применяемых нитей. Особенность этой отделки для тканей из шелковых нитей являются: отварка их в горячих мыльных растворах с целью увеличения мягкости и блеска и оживление – обработка тканей слабым раствором органических кислот (уксусной) для придания характерного туше (хруста или скрипа), определяемого на ощупь. В процессе предварительной отделки тканей изсинтетических волокони нитей относят термофиксацию, т.е. обработку тканей в расправленном состоянии горячим паром или воздухом для снятия внутренних напряжений, сохранения линейных размеров ткани и формы изделия при носке.

Вопрос 4. Крашение тканей.

Крашение -физико-химический процесс взаимодействия волокнистых материалов с красителем, в результате которого ткань приобретает однородную окраску, устойчивую к различным внешним воздействиям (трению, стиркам, химической чистке, действию света, пота и др.). Ткани, подвергнутые крашению, называются по отделке гладкокрашеными.

Согласно современной теории процесс крашения состоит из четырех ста­дий:

1) краситель в красильном растворе перемещается к поверхности во­ локна;

сорбция красителя поверхностью волокон;

диффузия красителя в структуру волокна;

фиксация красителя на волокне.

В период погружения текстильного материала в раствор красителя от­дельные молекулы или ионы красителя адсорбируются на внешней поверхно­сти волокон. Затем одновременно с адсорбцией происходит медленная диффузия красителя внутрь волокон и фиксация его на внутренней их поверх­ности. Чем меньше размер частиц красителя и больше набухает волокно, тем скорее частицы красителя проникают внутрь волокна.

Крашение текстильных материалов — сложный процесс, зависящий от ряда факторов: структуры материала, вида волокна, диффузионной способ­ности красителя, добавок электролита, температуры красильной ванны и др. Текстильные материалы окрашиваются главным образом синтетическими кра­сителями, которые обеспечивают сочную, глубокую и прочную окраску, без­вредны для человека, не ухудшают свойств волокон.

Применяют следующие группы и классы красителей. Группа раствори­мых в воде красителей: классы •— прямые, кислотные, активные, катионные. Группа нерастворимых в воде красителей: классы — кубовые, сернистые, дис­персные. Группа красителей, образующихся на волокне: классы — азоидные, черный анилин.

Названия красителей имеют определенную систему: первое слово в назва­нии обозначает класс красителя, второе слово указывает его цвет, третье слово уточняет качество окраски, буквы и цифры (марка) характеризуют от­тенок окраски и другие свойства, например прямой желтый светопрочный К.

Прямые красители. Окрашивают целлюлозные, полиамидные и белковые волокна. Обеспечивают яркую, сочную, но неустойчивую к мокрым обработ­кам и свету окраску. Для повышения устойчивости окраски применяется об­работка закрепителями (ДЦУ, ДЦМ и др.).

Кислотные красители. Окрашивают белковые и полиамидные волокна. Обеспечивают яркую, сочную, но неустойчивую к свету, стирке и трению ок­раску. Кислотно-протравные (хромовые) красители окрашивают белковые и полиамидные волокна. Устойчивость получаемой окраски значительно вы­ше, чем при кислотном крашении, однако прочность волокон немного снижа­ется.

Активные красители. Это — красители, содержащие активные группы, об­ладающие способностью вступать в химическое взаимодействие с волокнооб-разующим полимером и образовывать прочные химические (ковалентные) связи. Окрашивают целлюлозные, белковые, полиамидные волокна. Окраска яркая и устойчивая к мокрым обработкам, трению и свету.

Катионные красители. Применяют для крашения полиакрилонитрильных волокон. Получаемая окраска прочная, яркой широкой гаммы цветов.

Кубовые красители. Путем восстановления их переводят в водорастворимые натриевые соли лейкосоединений, которые легко усваиваются волокни­стым материалом. Далее лейкосоединение под действием кислорода воздуха или другого окислителя непосредственно на волокне переходит в исходный краситель. Кубовыми красителями окрашивают целлюлозные волокна, полу­чая широкую гамму цветов и оттенков. Окраска устойчивая, яркая.

Сернистые красители. Как и кубовые, их восстанавливают в натриевую соль лейкосоединения. Натриевая соль хорошо выбирается волокном, после окисления на волокне она переходит в нерастворимое исходное состояние. Сернистыми красителями окрашивают целлюлозные волокна. Цвет окраски тусклый, устойчивость невысокая. При длительном хранении ткани, окрашенные сернистыми красителями, немного теряют прочность вследствие распада красителя и образования серной кислоты.

Дисперсные красители. Крашение проводят суспензиями или дисперсиями. Частицы красителя диффундируют в структуру волокон, где удерживаются силами межмолекулярного взаимодействия. Дисперсными красителями окра­шивают полиамидные, полиэфирные и ацетатные волокна. Окраска устойчи­вая к мокрым обработкам, но недостаточно устойчивая к свету.

Азокрасители. Окрашивание выполняется синтезом красителя непосред­ственно на волокне — сочетанием азо- и диазосоставляющих (азотола и ди-азосоли). Азокрасителями окрашивают целлюлозные волокна. Окраска устой­чивая к мокрым обработкам.

Черный анилин. Окрашивает хлопчатобумажные ткани в черный цвет. Применяется редко, так как процесс получения красителя трудоемкий, а при крашении выделяются токсичные вещества.

Важный момент в крашении является совместимость красителей. С теоретической точки зрения их следует подбирать исходя из сходства их кинетических и термодинамических характеристик. Например, современные исследования показали, что между мембраной клеток шерсти имеется прослойка межклеточного вещества, масса которого составляет 3-4% от массы волокна. Это вещество некератиновой природы, не содержит цистина, гидрофильно и поэтому хорошо растворимо в кислотах, щелочах, легко подвергается действию окислителей и восстановителей. Считается, что диффузия красителей осуществляется через эти межклеточные комплексы. Также полагают, что диффузионные и сорбционные свойства шерстяных волокон управляются липидной составляющей межклеточных комплексов. Для интенсификации крашения шерсти стали применять интенсификаторы для уменьшения деструкции волокна, применяя принцип микрокапсулирования, в частности липосом. Они, с химической точки зрения, представляют собой фосфатидилхолил с двухслойной структурой и туда может помещаться, например, раствор хлора, что уменьшает разрушение шерсти при хлорировании. При крашении кислотными красителями происходит замедление выбирания красителя. Кроме того, усиливается гидрофобное взаимодействие с межклеточным комплексом, что повышает сорбцию красителя. Было доказано методами радиоизотопов и хроматографии, что на поверхности мембраны кутикулы шерстяного волокна образуются тиол-эфирные связи липидов с протеинами. При этом в условиях термообработки волокна фиксируются в изогнутом состоянии, вглубь и с внешней стороны неравномерно, что влияет на прочность изделия. Основное направление развития технологии крашения шерсти связано с модификацией некератиновых участков волокна, например, путем обработки ферментами, полярными органическими растворителями, неводными щелочами, неионогенными и амфотерными ПАВ.

Одним из промышленных неионогенных продуктов – Байлан НТ. Такие интенсификаторы не только увеличивают скорость крашения, но и повышают ровноту крашения.

Важную роль в процессах отделки текстильных материалов играют ПАВ. Количественной характеристикой, обуславливающей области применения ПАВ, является соотношение гидрофильной и гидрофобной частей гидрофильно-липофильный баланс. Для получения ровных окрасок имеет важное значение солюбилизирующая способность ПАВ, т.к. в волокно могут попасть только отдельные молекулы, а не ассоциаты. Другим химическим интенсификатором процесса крашения полиэфирных волокон является гидразин, который вызывает частичное разложение полиэфирного волокна до дигидразида терефталевой кислоты и этиленгликоля с потерей массы.

Перспективным, но гораздо более многотоннажным веществом является хитозан. Это вещество получают обработкой в щелочи хитина – основы панцырей членистоногих, ракообразных. Это биологически чистый продукт, уступающий по объему только целлюлозе. Разница от целлюлозы в том, что у второго углеродного атома вместо ОН-группы имеется СН2-группа. Это обуславливает его растворимость в слабых растворах уксусной кислоты. Вещество обладает уникальными свойствами: это повышение накрашиваемости и малосвойлачиваемая отделка хлопка, и загущающие, бактерицидные, антистатические свойства.

ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И ОТДЕЛКИ ТКАНЕЙ

Вопросы для самопроверки

1.Каковы этапы производства химических нитей?

2.Какими общими положительными и отрицательными свойствами обладают синтетические и искусственные нити?

3.Какие волокна называются штапельными?

4.Какая пряжа называется однородной и неоднородной?

5.Какие виды крученой нити вы знаете?

6.Какой растяжимости бывают текстурированные нити?

Литература: М .– 67–70; 115–127 с.; П. – 51–52 с.

Ткань – это гибкое прочное изделие, образованное двумя взаимно перпендикулярными системами нитей, соединяемых переплетением в процессе ткачества. Система нитей, расположенная вдоль ткани, называется основой, поперек – утком.

Отделка тканей. Суровая ткань, снятая с ткацкого станка, подвергается отделке. Цель отделки – облагораживание тканей, улучшение внешнего вида и придание тканям определенных свойств, то есть придание товарного вида. Совокупность технологических операций, в результате которых из суровья получается готовая ткань, называется отделкой. Основными этапами отделки являются: предварительная, заключительная и специальная отделка.

1. Отделка хлопчатобумажных и льняных тканей

Отделка тканей включает следующие этапы: предвари-

тельный, заключительный и специальный.

Предварительная отделка включает в себя следующие основные операции:

– опаливание – процесс удаления кончиков волокон, выступающих на поверхности ткани, кроме начесных и ворсовых тканей, при этом ткань приобретает гладкую поверхность;

30

с це-

–расшлихтовка – удаление с ткани шлихты, которая мешают дальнейшей отделке. Затем ткань промывают, она становится более мягкой и лучше смачивается;

–отваривание – обработка тканей щелочным раствором с целью полного удаления из ткани посторонних примесей;

– беление – обработка тканей гипохлоритом натрия лью разрушения и обесцвечивания веществ, придающих волок-

ну бурую окраску. Белению подвергают бельевые ткани, для окрашивания в светлые тона и нанесения печатного рисунка на белом фоне;

–мерсеризация – обработка тканей раствором едкого натра в течение 30–60 с с последующей промывкой сначала горячей, а затем холодной водой с целью придания шелковистости, блеска и прочности;

–ворсование – создание на ткани ворсовой поверхности. Ворсованию подвергаются бумазея, байка, фланель и др.;

–крашение – процесс нанесения красителя на ткань. После крашения ткани промывают;

–печатание – процесс получения на ткани цветного рисунка. Прямая печать – нанесение на белую ткань цветного рисунка. Вытравная – нанесение на окрашенную ткань в виде рисунка вытравку, разрушающую краситель, после чего на ткани остается рисунок белого цвета. Если одновременно наносят цветной рисунок в места нанесения вытравки, то получится рисунок другого цвета. Резервная печать – на отбеленную ткань наносят резервирующий состав в виде рисунка, потом окрашивают. В местах нанесения состава остаются белые неокрашенные рисунки.

Заключительная отделка – окончательный этап обра-

ботки тканей; состоит из следующих операций:

–аппретирование – нанесение на ткань аппретов для придания гладкости, плотности, жесткости, белизны, блеска, улучшающих внешний вид ткани;

–ширение – придание ткани стандартной ширины и устранение перекосов;

31

– каландрование – глажение ткани на каландрах с целью придания ей блеска (кроме бархата, вельвета и трико);

Специальная отделка – обработка ткани для придания ей определенных свойств: несминаемости, безусадочности, водонепроницаемости, огнезащитности и др.

Отделка льняных тканей повторяет те же операции, что и хлопчатобумажных тканей, только операции беления и отваривания повторяют в 3–4 приема.

2. Отделка шерстяных и шелковых тканей

Шерстяные гребенные и суконные ткани имеют разную структуру лицевой поверхности, поэтому отделке их подвергают отдельно. Здесь дополнительно включены следующие операции:

–опаливание – только для гребенных тканей;

–расшлихтовка;

–термофиксация – обработка тканей, содержащих синтетические волокна, при температуре 110°С;

–промывание – проводится с целью удаления жира, остатков шлихты;

–заваривание (для гребенных тканей) – обработка в течение 30 мин горячей водой;

–валка – проводится для гребенных тканей в течение 15 минут с целью уплотнения структуры, а для суконных тканей в течение 2–6 часов для получения войлокообразного застила;

–мокрая декатировка – обработка тканей паром и горячей водой для закрепления структуры тканей и придания усадки;

–карбонизация – обработка чистошерстяных тканей разбавленной серной кислотой с целью удаления растительных примесей;

–ворсование – подвергают драпы и пальтовые ткани;

–крашение;

32

–стрижка – подвергают только гребенные ткани для получения гладкой поверхности и некоторые пальтовые ткани для выравнивания по высоте ворса;

–аппретирование, ширение, прессование.

–заключительная декатировка – проводится для прида-

ния усадки, устранения лас.

Специальная отделка тканей включает:

–водоотталкивающая пропитка для снижения усадки тка-

ней;

–грязеотталкивающая – для снижения загрязняемости

тканей;

–молестойкая – обработка тканей против моли.

Отделка шелковых тканей включает следующие операции: опаливание; отваривание; беление; крашение; печатание; оживление – обработка тканей уксусной кислотой для придания блеска, хруста и сочности окраски; каландрование (кроме ворсовых тканей, их обрабатывают на отколочной машине для поднятия ворса, затем ворс стригут и закрепляют аппретом).

3. Специальная отделка тканей

Специальные виды отделки тканей используются для придания более красивого внешнего вида тканям и чтобы они соответствовали назначению.

Противосминаемое и противоусадочное пропитывание – это обработка тканей смолами (метазин и карбамол). В результате на поверхности ткани образуется пленка смолы, которая увеличивает несминаемость на 35 – 45 %. Пропитывают хлопчатобумажные, льняные и вискозные ткани. Так называемая отделка «стирай – носи» – это обработка карбамолом ЦЭМ тканей сорочечного ассортимента из целлюлозных волокон. Противоусадочной отделкой являются отделки СКЭТ и форниз. Отделка СКЭТ – это печатание с добавлением в печатную краску карбамола ЦЭМ и последующей термообработкой. На ткани образуется яркий блестящий жестковатый рисунок.

33

Отделка форниз – это пропитывание тканей карбамолом ЦЭМ, карбамолом ЛГ и хлорополом ЦЭМ с последующей сушкой. Ткани, завернутые в полиэтиленовую пленку, подвергаются термической обработке, в процессе которой смола фиксирует форму изделия.

Тиснению подвергаются сатины, платьевые ткани – это пропитывание карбамолом ЦЭМ и др. и высушивание до 12–15 %-ной влажности с последующей обработкой на тиснильном каландре для придания рельефного рисунка.

Серебристо-шелковистая отделка (СШО) – это пропи-

тывание тканей составом, содержащим карбамол и полиэтиленовую эмульсию с последующей обработкой на серебристом каландре и термофиксацией. Отделка применяется для платьевых тканей с целью придания им шелковистого блеска, устойчивого к мокрым обработкам.

Стойкое аппретирование. Ткань пропитывают эмульсиями или латексами (поливинилхлорид, поливинилацетат и др.), отжимают, сушат для улучшения внешнего вида ткани.

Водонепроницаемая отделка – это различные пленочные покрытия на ткани, создаваемые нанесением слоя резины, высыхающих масел, битумов, синтетических смол. Применяется для брезентов, палаток и реже для плащевых тканей.

Водоотталкивающая отделка – это обработка плащевых тканей специальными гидрофобизирующими препаратами, содержащими эмульсии восков, соли алюминия или циркония, органические комплексы хрома (хромолан) или алюминия (алюмолан).

Грязеотталкивающая отделка – обработка фторсодержащими соединениями или аминопластами.

Огнезащитная отделка – это пропитывание ткани солями фосфорной, борной, кремниевой кислот. Такая ткань используется для театральных занавесей, обивки на кораблях и самолетах, для спецодежды.

Антимикробное пропитывание медицинских и спецматериалов – это обработка гексахлораном или фурагином с солями металлов.

34

Противогнилостное пропитывание палаток, сетей, плащевых тканей медно-аммиачным раствором, фенолом, салициловой кислотой или различными солями меди.

Антистатическая отделка – это обработка с целью уменьшения коэффициента трения или повышения электропроводности волокна.

Металлизация – напыление металлических порошков на поверхность ткани в высоком вакууме, который создает на поверхности очень тонкий слой металла, сохраняя при этом мягкость и эластичность.

Флокирование – нанесение на поверхность ткани короткого ворса до 2 мм и закрепление его синтетическими смолами (искусственная замша, ворсовые рисунки, ленты и т. д.).

Травление – используется для получения ажурных рисунков на тканях, содержащих вискозные и полиамидные волокна. Выполняется с помощью сетчатых шаблонов. На ткань наносятся загущенные растворы кислот, в местах действия кислоты вискозные волокна разрушаются при сушке и удаляются.

Эффект гофре возникает на капроновых тканях под действием разбавленного раствора фенола, который протирается на ткань с помощью сетчатых шаблонов. При последующей сушке в местах действия фенола ткань сжимается.

Для получения объемной структуры тканей, изготовленных двухслойными крупноузорчатами переплетениями из капроновых (лицевая сторона) и вискозных нитей (изнанка), их обрабатывают раствором щелочи в течение 2–3 мин. В результате сильной усадки вискозных нитей капроновая ткань образует выпуклый рисунок. Ткани, из волокон с разной степенью тепловой усадки, могут проходить термическую отделку.

Лаке – это отделка под лаковую кожу, которая придает тканям блеск, стойкий к стирке и глажению. Для получения рельефных рисунков на штапельных тканях после обработки метазином производится тиснение на каландрах. Плюш может подвергаться тиснению для имитации натурального меха.

Задание

35

1.Изучить операции отделки хлопчатобумажной ткани с набивным белоземельным рисунком и определить операции.

Цель работы. Определение операций отделки предложенного образца.

Последовательность выполнения работ

1.Подобрать хлопчатобумажную сорочечную ткань с белоземельным набивным рисунком.

2.Выкроить образец и наклеить в графу 2 таблицы 8.

3.Определить операции отделки и заполнить графу 3.

4.Дать характеристику операций отделки. Данные занести

вграфу 4.

5.В выводах следует написать те операции, которые не прошла данная ткань. Например: ткань не прошла операцию «ворсовние», т. к. ее проходят ткани из аппаратной пряжи, предназначенные для зимней подгруппы и т.д.

Таблица 8

Характеристика отделки тканей

Образец

Операции

Характеристика выбранных операций

ткани

отделки

2

3

4

Хлопчато-

Опаливание

Сорочечные ткани опаливают, с целью удале-

бумажная

ния кончиков волокон из поверхности

сорочечная

ткань

с

Расшлих-

Шлихту удаляют, чтобы не препятствовала

белозе-

товка

дальнейшей отделке

мельным

набивным

рисунком

36

Выводы

Задания (задание выдается каждому студенту индивидуально).

Цель работы. Изучение операций отделки тканей предложенного образца.

1.Определить операции отделки льняной суровой ткани с набивным рисунком.

2.Определить операции отделки шерстяной гребенной гладкоокрашенной ткани.

3.Определить операции отделки шерстяной пальтовой суконной ткани.

4.Определить операции отделки ткани вельвета-рубчика.

5.Определить операции отделки шелковой ткани с вытравленным рисунком.

6.Определить операции отделки льняной ткани с набивным рисунком.

7.Определить операции отделки льняной ткани из меланжевой пряжи.

8.Определить операции отделки льняной ткани с ткацким рисунком в клетку.

9.Определить операции отделки шерстяной гребенной ткани из мулинированной ткани.

10.Определить операции отделки шерстяной тонкосуконной ткани.

11.Определить операции отделки шерстяной тонкосуконной ткани ткацким рисунком.

37

12.Определить операции отделки шерстяной тонкосуконной ткани ткацким рисунком в полоску.

13.Определить операции отделки шерстяной фланели ткацким рисунком в клетку.

14.Определить операции отделки шерстяной гребенной ткани в полоску.

15.Определить операции отделки шерстяной пальтовой

ткани.

16.Определить операции отделки шелковой ткани с вытравленным рисунком.

17.Определить операции отделки шелковой ткани из синтетических волокон с эффектом гофре.

18.Определить операции отделки гладкоокрашенной ворсовой ткани с вытравленным рисунком.

19.Определить операции отделки шелковой ткани с эффектом лаке.

20.Определить операции отделки шелковой ткани с вытравленным рисунком.

21.Определить операции отделки шелковой ткани с отделкой «Флоке».

22.Определить операции отделки шелковой ткани из синтетических волокон с отделкой металлизации.

23.Определить операции отделки гладкоокрашенной хлопчатобумажной ткани с тисненой отделкой.

24.Определить операции отделки шелковой ткани с эффектом объемной структуры.

25.Определить операции отделки хлопчатобумажной ткани с фоновой печатью.

26.Определить операции отделки хлопчатобумажной ткани с резервной печатью.

27.Определить операции отделки хлопчатобумажной ткани с вытравленным и печатным рисунком.

28.Определить операции отделки хлопчатобумажной ткани с ворсом мелкими рубчиками.

29.Определить операции отделки хлопчатобумажной ткани с ворсом крупными рубчиками.

38

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Окончательная отделка тканей, придающая РёРј гладкость Рё лоск.  [1]

Для окончательной отделки тканей, выравнивания утолщений, складок Рё придания РёРј СЂРѕРІРЅРѕР№ блестящей поверхности хлопчатобумажные, шелковые Рё капроновые ткани подвергают каландрированию. Для этого отдельные РєСѓСЃРєРё ткани РїСЂРё помощи липкой ленты соединяют РІ непрерывное полотно длиной 800 - 1200 Рј Рё пропускают РїРѕРґ большим давлением между горячими валами каландра. РџСЂРё каландрировании РїРѕРґ влиянием тепла Рё давления РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ приглаживание имеющихся РЅР° ткани РІРѕСЂСЃРёРЅРѕРє, уплотнение неровностей РѕС‚ небольших узелков Рё складок Рё некоторое сплющивание нитей. Ткань делается несколько тоньше Рё одновременно становится гладкой Рё блестящей.  [2]

Таким образом, научная трактовка окончательной отделки ткани ограничивается изучением четырех вышеупомянутых изменений, которым может подвергнуться ткань, Р° именно: разбухания, усадки, растяжения, образования складок Рё морщин. Как это РІРёРґРЅРѕ РёР· дальнейшего изложения, перечисленные изменения настолько взаимосвязаны, что раздельное обсуждение каждого РёР· РЅРёС… нецелесообразно. Достаточно запомнить, что изменения, происшедшие РІ ткани, которые РјС‹ стремимся ликвидировать путем восстановления ее внешнего РІРёРґР°, вызываются именно разбуханием, усадкой, растяжением Рё образованием складок Рё морщин. Обратимость указанных изменений становится возможной, если прибегнуть Рє смачиванию ткани, ее нагреванию Рё механическому воздействию РЅР° нее. Р’ конечном итоге понимание этих изменений РїСЂРёС…РѕРґРёС‚ РІ результате понимания действия, которое РїСЂРѕРёР·РІРѕРґСЏС‚ РЅР° ткань РІРѕРґР°. Усадка Рё разбухание РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ обычно РѕС‚ действия РІРѕРґС‹, РІ то время как причинами растяжения Рё образования складок являются механические напряжения. Обратимость изменений, происшедших РІ ткани, обусловливается разумным применением смачивания, нагревания Рё механических средств.  [3]

Предназначена для наведения глянца РїСЂРё окончательной отделке тканей СЃ разрезным РІРѕСЂСЃРѕРј Круглые волосяные щетки прижимаются Рє ткани СЃ помощью винтовых приспособлений. Щетки вращаются РІ направлении, обратном движению ткани.  [4]

Отсюда непосредственно вытекает, что задача окончательной отделки ткани сводится главным образом Рє восстановлению ее первоначальной мягкости. Потеря тканью этого качества обнаруживается РІ появлении РЅР° ней складок Рё морщин, которые отрицательно отражаются РЅРµ только РЅР° внешности ткани, РЅРѕ Рё РЅР° впечатлении, вызываемом ею РЅР° ощупь, Р° РґРѕ некоторой степени РЅ РЅР° способности ткани ложиться РІ складки.  [5]

Предназначена для нанесения РІРѕСЃРєР° РЅР° ткань Рё окончательной отделки РІРѕСЂСЃРѕРІРѕ-разреэных тканей.  [6]

Сополимеры винилацетата СЃ акрилатами используют РІ текстильной промышленности для окончательной отделки тканей. Некоторые типы сополимеров находят применение РІ производстве безосколочных стекол.  [7]

Далее Дэвидсон установил, что усадка тканей, происходящая РІРѕ время утюжения РІ паровой утюжильной машине СЃ решетчатой прессовальной крышкой, может быть уменьшена путем осуществления надлежащей окончательной отделки тканей РґРѕ пошива РёР· РЅРёС… предметов одежды.  [8]

Высшая точка усадки, зафиксированная РїСЂРё 100 % - РЅРѕР№ относительной влажности, была получена путем обработки ткани дистиллированной РІРѕРґРѕР№ РІ лабораторном опрокидывателе. Что же касается 3 5 % - РЅРѕР№ усадки, наблюдаемой РІ перегнанном растворителе, то РѕРЅР°, РїРѕ всей вероятности, объясняется влиянием ослабления, вызванного механическим действием промывателя. РўРѕ обстоятельство, что степень усадки ткани РЅРµ увеличивалась вплоть РґРѕ 70 % - РЅРѕР№ относительной влажности растворителя, наводит РЅР° мысль Рѕ том, что окончательная отделка исследуемой ткани была произведена именно РїСЂРё такой относительной влажности.  [9]

Р’ смеске СЃ шерстью штапельное волокно курплета используется для изготовления летних костюмов для жаркого климата. Сравнительно невысокая стоимость триацетатного волокна дает возможность выпускать плиссированные Рё гофрированные изделия РїРѕ более РЅРёР·РєРёРј ценам, чем раньше. Волокно РёР· вторичного ацетата приятно РЅР° ощупь; тепловая обработка тканей РёР· триацетатного волокна ухудшает эти свойства настолько, что становится необходимой еще РѕРґРЅР° операция РїСЂРё окончательной отделке ткани - ее разбивка. Предположения Рѕ плавлении волокна РїСЂРё тепловых обработках связаны СЃ увеличением жесткости ткани.  [10]

Страницы:      1

Заключительная отделка шерстяных тканей

Целью заключительной отделки шерстяных тканей является устранение дефектов, приобретенных в процессе производства, и придание красивого внешнего вида, удовлетворяющего требованиям торговой сети и швейных предприятий.

Чистошерстяные ткани не требуют химических обработок с целью улучшения их потребительских свойств. Поэтому аппретированию подвергаются только полушерстяные ткани. Материалы из смеси шерсти с искусственными и синтетическими волокнами проявляют ряд негативных свойств: сминаются, кажутся легковесными, плохо драпируются, имеют неустойчивые линейные размеры. Для устранения этих недостатков на ткань наносят составы, придающие ей мягкость, плотность, наполненность. В качестве аппретирующих веществ используют мягчители типа стеарокс-6, препарат АМ, словавив SV и др. Они придают тканям мягкость и шелковистость, а также антистатические свойства.

Основными операциями отделки шерстяных тканей являются механические: стрижка, чистка, ширение, прессование, заключительная декатировка.

К концу технологической обработки шерстяных тканей на их поверхности выступают волоконца, имеющие разную длину и по-разному отражающие и рассеивающие падающий на них свет. Для выравнивания высоты ворса или его устранения ткань обрабатывают на стригальных машинах. Перед стрижкой и после неё поверхность ткани очищается от нитей, пуха, случайных загрязнений и остриженного ворса. Чтобы снизить упругость волокна и обеспечить удаление загрязнений, ткань перед чисткой подпаривают. Чистку осуществляют в чистильных машинах специальными щётками, вращающимися навстречу движению ткани.

Платьевые ткани, имеющие небольшую плотность, легко воспринимают различные механические воздействия, поэтому вытягиваются при обработках, изменяют ширину, что приводит к искажению ткацкого рисунка. Для устранения этих недостатков их подвергают ширению на машинах с игольчатыми клуппами, снабженными механизмами правки утка. Чтобы облегчить растяжение полотна перед его вводом в машину, производят пропаривание. После выхода из цепного поля, ткань накатывают в ролик и выдерживают в течение нескольких часов для закрепления полученного эффекта.

Важнейшей операцией заключительной отделки шерстяных тканей является прессование. Во время данной операции под воздействием тепла, влаги и давления ткань выравнивается по толщине, уплотняется, разглаживается, приобретает приятный блеск. Одновременно она освобождается от заминов и заломов. Прессованию подвергают как камвольные, так и суконные ткани.

Все перечисленные операции заключительной отделки приводят к образованию внутренних напряжений и удлинению волокна и, следовательно, полотна в целом. С целью устранения этих недостатков ткань подвергают заключительной декатировке. Основным рабочим органом декатира периодического действия является перфорированный цилиндр, на который без натяжения наматывается шерстяное полотно. Ткань должна подаваться на фланелеобразной хлопчатобумажной подкладке, иначе рисунок гребенного полотна отпечатывается на соприкасающихся слоях. Внутрь цилиндра подается пар и просасывается через толщу материала, длительность процесса составляет 10 минут. Далее ткань охлаждают, прогоняя через неё холодный воздух. В процессе декатировки стабилизируется структура волокна, ткань приобретает малую сминаемость и безусадочность, приобретает умеренный блеск, не исчезающий при попадании влаги.

4.3. Заключительная отделка тканей из натурального шёлка, химических волокон и смеси волокон

В процессе заключительной отделки шёлковых тканей должны быть выявлены присущие волокну приятный блеск, мягкость, эластичность. Необходимо также получить ткань с малой потребительской усадкой.

Легко деформируемая структура и сходство ассортимента сближают процессы заключительной отделки материалов из натурального шёлка и искусственных гидратцеллюлозных волокон как по технологии их обработки, так и по применяемому оборудованию. Креповые ткани пропускают через 1%-ный раствор уксусной кислоты и высушивают на игольчатой ширильной машине, снабженной механизмом опережения. Это придаёт готовой ткани хорошо выраженный креповый эффект, стабильные линейные размеры и малую усадку. Для придания наполненности ткани из шёлковой пряжи аппретируют составом, содержащим декстрин, трагант, уксусную кислоту и обрабатывают на сушильно-ширильной машине (СШМ).

В связи с большим разнообразием ассортимента шёлковых тканей, выпускаемых в настоящее время шёлковой промышленностью, существует множество способов их отделки. Технологические операции определяются прежде всего природой волокна, из которого выработана ткань, и её потребительским назначением.

Ткани из гидратцеллюлозных волокон и их смесей с синтетическими требуют придания им свойств малосминаемости и малоусадочности. С этой целью их аппретируют предконденсатами термореактивных смол в сочетании с мягчителями, что придаёт материалам наполненность, шелковистость, мягкость. Для повышения износостойкости в аппрет вводят полиэтиленовую эмульсию. Далее ткань обрабатывают на СШМ с игольчатыми клуппами, подвергают термообработке и промывают. Ткани разглаживают на каландрах с сукном, обработка на которых предотвращает её вытяжку, так как увлажнённый материал прижимается к нагретой металлической поверхности бесконечным суконным полотном. Ткань дополнительно пропаривается, следовательно, не пересушивается и не теряет своей кондиционной влаги. Иногда материалы обрабатывают на фрикционных, тиснильных или серебристых каландрах для сообщения им специальных эффектов.

Плащевым и пальтовым тканям можно одновременно придавать малосминаемость и водоотталкивающие свойства. В этом случае в аппрет дополнительно вводят кремнийорганические соединения, аламин М и др.

Подкладочные ткани подвергают аппретированию специальными препаратами, повышающими их устойчивость к истиранию. После аппретирования их пропускают через отделочный или фрикционный каландр, в результате чего ткань приобретает меньшую пористость и гладкую скользкую поверхность.

Ткани из синтетических и триацетатных волокон плательного ассортимента часто подвергают антистатической отделке, которая устраняет или уменьшает их электризуемость. Действие антистатических препаратов основано на их способности сорбировать влагу на поверхности волокна и образовывать на ней гидрофильный слой. В качестве антистатиков применяют различные ПАВ и некоторые полимерные препараты. Наибольшее распространение получили стеароксы, алкамоны ДС, ГС, ОС-2, эпамин-06. Последний позволяет получить наиболее устойчивый эффект. Технологический процесс осуществляется следующим образом. Ткань пропитывается раствором, содержащим эпамин-06 и мягчитель (стеарокс), а для отбелённых тканей дополнительно вводится оптический отбеливатель. Затем она высушивается и подвергается термической обработке.

Важной операцией при отделке тканей из синтетических волокон и ацетатного шёлка является термостабилизация. Она осуществляется на термостабилизационных СШМ, которые помимо сушильных имеют в своём составе секции высокотемпературной обработки и охлаждения материала. Термостабилизационные секции оснащены паровыми или электрическими калориферами, которые позволяют повысить температуру циркулирующего воздуха до 220оС. В этих условиях ослабевают силы межмолекулярного взаимодействия, снимаются внутренние напряжения в волокне, образуется новая релаксированная структура, которая стабилизируется при охлаждении материала. Таким образом в термостабилизационной машине, агрегированной с плюсовкой для нанесения аппрета, ткани сообщаются все необходимые свойства. Она получает необходимую специальную отделку, стандартную ширину, малосминаемые и малоусадочные свойства.

Отделка ворсовых тканей направлена главным образом на обработку их поверхности и зависит от назначения материала. При обработке полотен плательного ассортимента основной операцией после расчёсывания ворсового покрова является стрижка.

При отделке искусственного меха важной операцией является разрыхление пучков, придание им пушистости и стрижка. Далее следует термическая обработка на специальной ширильной машине при температуре 135–150оС. При этом проявляется разная усадочная способность синтетических нитей ворса, и волокна с большей усадкой образуют подпушку. Такой искусственный мех хорошо имитирует натуральный. После термообработки материал отделывают на гладильно-полировочных машинах при температуре поверхности полировочного цилиндра до 300оС. В результате такой отделки ворсовый покров получает приятный блеск. Отделку заканчивают выравниванием высоты ворса на стригальных машинах.

4.4. Придание текстильным материалам специальных свойств

Специальные виды отделки тканей придают им новые особые качества, повышающие и изменяющие их потребительские свойства. Так, некоторым тканям необходимо сообщить способность отталкивать воду, противостоять масляным и другим загрязнениям, быть огнестойкими, бактерицидными, устойчивыми к гниению и др. В большинстве случаев этим отделкам подвергают ткани специального и технического назначения, несколько реже – ткани бытового назначения.

Page 2

Известно, что природные и искусственные гидратцеллюлозные волокна гидрофильны по своей природе, то есть легко впитывают влагу. Это обусловлено наличием в макромолекулах волокнообразующих полимеров большого числа гидроксильных групп, способных взаимодействовать с водой. При контакте молекулы воды прочно удерживаются в волокне за счёт образования водородных связей.

Тканям из целлюлозных волокон часто требуется сообщить гидрофобные свойства, то есть способность отталкивать воду. Таким требованиям должны удовлетворять технические ткани, предназначенные для различных покрытий, туристического снаряжения, спецодежды, паковочных материалов. Из тканей бытового назначения водоотталкивающими свойствами должны обладать костюмные, плащевые, пальтовые ткани, то есть материалы, часто подвергающиеся воздействию дождя и снега.

При сообщении текстильным материалам гидрофобности одновременно снижается их загрязняемость, облегчается уход, значительно улучшается внешний вид и повышается износостойкость изделий.

Гидрофобной отделке подвергают также шерстяные и некоторые шёлковые ткани (плащевые, зонтичные, портьерные и др.).

Чтобы придать тканям водоотталкивающие свойства, необходимо блокировать гидроксильные группы волокон, предотвратив их взаимодействия с молекулами воды. Этого достигают двумя путями:

1. Нанесением на поверхность ткани сплошной плёнки гидрофобных веществ, вследствие чего капли воды уже не впитываются, а стекают с ткани, не смачивая её. Такую отделку называют водонепроницаемой. Для её реализации используют покрытия из резины, полихлорвинила и др. Однако, сплошная плёнка закрывает поры волокна и делает ткань воздухонепроницаемой, поэтому данный способ имеет ограниченной применение и используется только при изготовлении тканей технического назначения (палаточных, ковровых, брезентов и др.).

2. Блокированием поверхности отдельных волокон и нитей без закупоривания пор материала. При этом ткань сохраняет воздухопроницаемость, а гидрофобные свойства приобретаются за счёт химического взаимодействия препаратов с реакционно-способными группами волокна. Такая отделка называется водоотталкивающей и находит наиболее широкое применение. Её используют при изготовлении тканей бытового назначения с целью достижения комплекса санитарно-гигиенических свойств. При этом ткани сохраняют присущую им фактуру и пористость. Однако в процессе водоотталкивающей отделки не удаётся достичь абсолютной гидрофобности материалов.

При выборе препаратов для водоотталкивающей отделки руководствуются следующими требованиями:

- они должны обеспечивать высокие устойчивые показатели водоупорности ткани;

- быть дешёвыми и удобными в применении;

- придавать тканям не только гидрофобность, но и другие ценные потребительские свойства (повышенную износостойкость, биостойкость, олеофобность).

В современной технологии для придания тканям гидрофобных свойств используют:

– эмульсии восков, содержащие соли алюминия или циркония;

– кремнийорганические соединения (силиконы);

– органические комплексы хрома или алюминия, включающие остатки высших жирных кислот;

– пиридинсодержащие соединения;

– фторсодержащие производные;

– метилольные производные различных соединений, содержащие длинные алкильные цепи.

Любое химическое соединение, применяемое для водоотталкивающей отделки, должно содержать длинные цепи углеводородных радикалов и активные полярные группы, посредством которых гидрофобизатор присоединяется к волокну. Молекулы гидрофобизаторов располагаются на волокне таким образом, что своими гидрофобными частями образуют сплошной заслон, то есть новую гидрофобную поверхность. От того, насколько эта поверхность целостна, зависит степень гидрофобности материала, а от прочности связи с волокном – устойчивость отделки к стиркам, химическим чисткам, старению.

Эмульсии восков и парафинов

Препараты данного типа выпускают под различными торговыми наименованиями (церолы Т, TFS, Z, гидрофоболы ZW и Z 61, парамул 115, импрегнол SP, персистол и др.) По химическому составу они представляют собой дисперсию парафинов, содержащую соль алюминия или циркония и диспергатор для устойчивости эмульсии. Способ их применения состоит в том, что ткань пропитывают при температуре 40–50оС составом, содержащим 80 г/л эмульсии и 1 г/л уксусной кислоты, и высушивают.

Одежда с гидрофобной отделкой эмульсиями восков характеризуется хорошей носкостью и устойчивостью к действию светопогоды. Препараты дёшевы, не закупоривают поры ткани, следовательно, не оказывают отрицательного влияния на её воздухо- и паропроницаемость, сообщают ей приятный гриф без изменения ранее приданных свойств.

Недостатками являются неустойчивость отделки к химической чистке, не всегда удовлетворительная прочность к стиркам и плохая совместимость препаратов с предконденсатами термореактивных смол и другими веществами, используемыми при заключительной отделке.

Кремнийорганические соединения (силиконы)

В настоящее время для придания гидрофобности широко используются кремнийорганические соединения, выпускаемые под торговой маркой ГКЖ (гидрофобизирующие кремнийорганические жидкости). Некоторые из них применяются в виде мономерных алкилсиликонатов натрия:

Указанные соединения способны химически взаимодействовать с волокном по реакции

,

превращая его в гидрофобное соединение. Известно, что ткани, обработанные подобными соединениями, почти полностью теряют способность смачиваться водой, не впитывают её и не промокают, сохраняя при этом высокие гигиенические свойства (воздухо- и паропроницаемость). Кроме того, введение силиконов в аппретирующие составы для несминаемой отделки, повышает её эффект за счёт возможной «сшивки» макромолекул целлюлозы. Алкилсиликонаты натрия устойчивы лишь в сильнощелочных средах при рН ≥13. При понижении щёлочности наблюдается образование осадка в виде водонерастворимой гидрофобной плёнки, недостаточно прочно удерживающейся на волокне.

Наиболее широкое применение получили кремнийорганические соединения второго типа – полиалкил-силоксаны и полиалкил-гидро-силоксаны (ГКЖ-94, ГКЖ-94М, ГКЖ-13), общую формулу которых можно представить в виде

,

где R – гидрофобная алкильная группа.

Данные соединения оказывают гидрофобизирующее действие на текстильные материалы либо вследствие химического взаимодействия с волокном, либо за счёт блокирования гидроксильных или других реакционно-способных групп волокон.

Химическое взаимодействие имеет место в случае применения гидроксилоксанов, содержащих подвижные атомы водорода:

.

Блокирование гидроксильных групп целлюлозы за счёт образования водородных связей можно представить схемой

,

где R – вторая алкильная группа или атом водорода.

Видно, что при таком типе взаимодействия алкильные группы образуют сплошной заслон, препятствующий контакту воды с гидроксильными группами волокна.

Данные препараты применяют в виде водных эмульсий в сочетании с эмульгаторами, предконденсатами смол и катализаторами (свинцовый, циркониевый или титановый комплексы с триэтаноламином). Ткань пропитывают указанным составом, высушивают и термообрабатывают при 140 – 170оС в течение 3 – 5 минут.

Силиконовые препараты сообщают текстильным материалам не только эффект гидрофобности, но также повышают их износоустойчивость, гнилостойкость, улучшают гриф при сохранении прочностных показателей и воздухопроницаемости тканей.

К числу наиболее перспективных и широко используемых гидрофобизирующих веществ относятся метилольные производные некоторых соединений, содержащие длинные алкильные цепи (аламин М, аламин С (фоботекс ФТЦ)).

Они придают тканям гидрофобность благодаря химическому взаимодействию метилольных групп с гидрофильными группами волокон, а также вследствие блокирования последних за счёт образования в волокне гидрофобного застила из углеводородных цепочек. Ткань пропитывают составом, содержащим аламин С или аламин М, хлорид аммония, уксусную кислоту, высушивают и термообрабатывают в течение 5 минут при температуре 1400С. Хлопчатобумажные ткани при этом на 15 – 20% теряют свою прочность на разрыв, а устойчивость к истиранию, напротив, возрастает в 2 – 3 раза.

Из прочих гидрофобизирующих препаратов применение находят хромолан, препараты 246Н и 101, октадецил-этилен-мочевина, фторсодержащие соединения (латексы БФ – 1 и ГФ – 1). Первые три препарата применяют для придания водоотталкивающих свойств шерстяным и шёлковым тканям.

Изготовление швейных изделий из тканей с водоотталкивающими свойствами сопряжено с определенными трудностями. Они проявляются в пропуске влаги швейными нитками и отверстиями, образовавшимися при прорубании ткани швейными иглами. Поэтому изделия из материалов с гидрофобной отделкой требуют использования специальных нитей с водоупорной обработкой и герметизации швов. Описанные выше способы придания водоотталкивающих свойств могут быть распространены и на технологию производства готовых швейных изделий со специальными свойствами.

Противозагрязняемая отделка

Эксплуатация тканей и швейных изделий в быту связана с постепенным их загрязнением. Различают загрязнения сухие, жидкие и газообразные, поэтому в зависимости от природы загрязнений различают четыре вида противозагрязняемой отделки:

1. ГОС–отделка – грязеотталкивающая отделка по отношению к сухому загрязнению (пыль минерального или растительного происхождения).

2. ГОМ-отделка – грязеотталкивающая отделка по отношению к масляным загрязнениям (маслоотталкивающая отделка).

3. ГОВС-отделка – грязеотталкивающая отделка по отношению к загрязнениям водными суспензиями различных минеральных веществ.

4. ГУ-отделка – грязеотталкивающая отделка, облегчающая удаление жировых загрязнений в процессе стирки и химической чистки швейных изделий.

ГОС-отделка предохраняет изделия от загрязнения домашней пылью, сажей, сухой пылью земли, глины, песка. Она предназначена для декоративных, портьерных, гардинных, мебельно-декоративных тканей (чехлы, шезлонги, матрацы, обивочные материалы), а также для пальтовых, плащёвых тканей и тканей для спортивной и специальной одежды. Такой отделке должны подвергаться ткани для верха комнатной обуви.

Из веществ, рекомендуемых для защиты ткани от сухих загрязнений, можно назвать алюмоорганил-силиконаты, например препарат АМСР – 3. Он представляет собой водный раствор метилсиликоната натрия, содержащий алюминий. Технология обработки тканей состоит в её пропитке препаратом (60 г/л) при рН = 6,5 – 7 и обработке при температуре 140 – 1500С в течение 3 –4 минут.

Указанные препараты защищают ткань от сухих загрязнений более эффективно, чем некоторые препараты на основе фторсодержащих соединений. Последние обладают одновременно гидрофобными и олеофобными (маслоотталкивающими) свойствами и являются незаменимыми для ГОМ-отделки. Это определяется своеобразием их химического строения. Все водные и неводные загрязнения имеют гораздо большее поверхностное натяжение, чем то, которое характерно для фторсодержащих препаратов. Следовательно, данные соединения придают тканям высокие гидрофобные и олеофобные свойства и надёжно защищают их от водных и масляных загрязнений. ГОМ-отделка предназначена для технических материалов, применяемых при пошиве спецодежды работников нефтеперерабатывающей промышленности и др. Отделка эффективна также для столовых тканей (скатерти, салфетки).

ГОВС-отделка уменьшает загрязняемость тканей различными глинисто-грунтовыми водными суспензиями, а также окрашенными водными растворами. Такой отделке подвергаются ткани, используемые для пошива уличной обуви и спецодежды. Для неё пригодны все препараты, придающие тканям водоотталкивающие свойства.

Грязеудаляющая отделка (ГУ-отделка) предназначена для тканей, используемых для пошива часто стираемых изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации жиропотовым и маслосодержащим загрязнениям (сорочки, рубашки, простыни, наволочки, пододеяльники, покрывала, халаты). До настоящего времени ещё не создан препарат, придающий изделию устойчивые грязеотталкивающие свойства в процессе длительной эксплуатации. Наиболее пригодны для ГУ-отделки сополимеры акриловой и метакриловой кислот и различных виниловых мономеров (акрилатов, акриламидов, акрилонитрилов, эфиров малеиновой или фумаровой кислот, стирола, хлорвинила и др.). Грязеотталкивающие свойства сополимера и устойчивость эффекта к стиркам зависят как от содержания в нём акриловой кислоты, так и от свойств мономеров и их соотношения.

Грязеудаляющие и грязеотталкивающие отделки применяются отдельно или совмещаются с другими специальными видами обработок. Необходимость их применения определяется в каждом конкретном случае исходными свойствами применяемого сырья с учётом эксплуатации изделий. Если сырьё (волокно, ткань определённой структуры) и вид препарата для основной отделки (малосминаемая, безусадочная, гидрофобная и др.) обеспечивают необходимые противозагрязняемые свойства, то в специальном виде отделки нет необходимости.

Огнезащитная отделка тканей

Текстильные материалы являются определённым источником опасности во время пожаров, так как способствуют распространению пламени и при горении выделяют большое количество дыма и газов. Поэтому в ведущих странах мира воспламеняемость текстильных материалов регламентируется. Особенно необходима огнезащитная отделка для изделий, используемых в качестве декоративно-обивочных в самолётостроении, судостроении, автомобильной промышленности, а также тканей, предназначенных для пошива обмундирования военных и спецодежды пожарных, сварщиков и т.д.

Горючими являются все текстильные материалы. Легче всего воспламеняются изделия из целлюлозных волокон, более устойчивы в этом отношении шерстяные ткани. Большинство синтетических волокон при нагревании усаживается и плавится, но после воспламенения горит достаточно интенсивно.

Все способы защиты текстильных изделий от огня основываются на следующих принципах:

- необходимо использовать вещества, которые при температуре горения разлагаются с выделением негорючих газов;

- препараты должны образовывать на поверхности материала негорючие расплавы, защищающие волокно от контакта с кислородом воздуха;

- можно производить химическую модификацию макромолекулы волокна с целью повышения устойчивости полимера к термическому расщеплению.

Вещества, придающие текстильным материалам огнезащитные свойства, называют антипиренами. Самым простым и достаточно универсальным способом сообщения временных огнезащитных свойств является обработка минеральными солями (фосфатами, хлоридами, сульфатами, солями борной кислоты, солями аммония и др.). При этом реализуется одновременно и принцип выделения негорючих газов и принцип образования огнезащитной плёнки. Однако получаемый эффект неустойчив к мокрым обработкам. Повысить стойкость к действию влаги и света можно путём перевода растворимых солей в нерастворимое состояние непосредственно на волокне по реакциям:

Na2B4O7 + MgCl2 ® MgB4O7¯ + 2NaCl;

Na2SiO3 + MgCl2 ® MgSiO3¯ + 2NaCl.

Описанный способ применим лишь для мебельно-декоративных тканей, не требующих частой стирки.

Придать огнезащитные свойства можно путём осаждения на волокне оксидов металлов (олова, сурьмы, титана), разлагающихся при горении с поглощением большого количества тепла и тем самым снижающих температуру пламени. Данный вид отделки достаточно надёжно защищает изделие от горения, но не предотвращает тления.

К соединениям, которые повышают огнестойкость по третьему принципу (химическая модификация волокна) можно отнести фосфорную кислоту и двухзамещенный фосфат аммония. При взаимодействии с целлюлозой они образуют сложные эфиры, обладающие пониженной способностью к горению. Реакция протекает по схеме:

.

Недостатком способа является потеря прочности материала.

Для огнезащитной отделки шерстяных тканей из неорганических веществ наиболее целесообразно использовать гексафторцирконат калия.

Химическим волокнам огнеупорность можно придать путём введения антипиренов непосредственно в прядильные растворы.

Наиболее устойчивый эффект огнезащитной отделки можно получить за счёт использования хлорированных углеводородов совместно с оксидами некоторых металлов (сурьмы, титана). Оксиды выступают в роли катализаторов разложения хлорированных углеводородов с выделением хлористого водорода, выполняющего роль пламегасителя.

Перспективным способом придания огнезащитных свойств является обработка целлюлозных материалов препаратом отечественного производства, известным под названием ТАФ – триамид фосфорной кислоты. Препарат хорошо растворим в воде и при высоких температурах взаимодействует с гидроксилами целлюлозы с отщеплением аммиака по схеме

Для уменьшения потерь механической прочности препарат ТАФ используют совместно с предконденсатами термореактивных смол, реализуя технологию малосминаемой отделки.

С целью придания огнестойкости применяют также фосфорорганические соединения (препараты ВАР, ТНРС, АРО, пироватекс ЦП и др.). Вступая в химическое взаимодействие с волокном, они позволяют получить огнезащитный эффект, устойчивый к мокрым обработкам и химической чистке.

Page 3

Особой отраслью легкой промышленности является трикотажное производство. За последние годы оно получило значительное развитие, поэтому студентам специальности 280306 Технология трикотажа необходимо знать специфику химической отделки трикотажных изделий.

Основной целью процессов химической технологии трикотажного производства является придание трикотажу определенных свойств и улучшенного внешнего вида. Это достигается в красильно-отделочном производстве трикотажной промышленности при осуществлении процессов беления, крашения, печатания и заключительной отделки.

Для производства трикотажа могут быть использованы почти все виды натуральных и химических волокон. Поэтому изложенный в пособии материал является основой для изучения химической технологии трикотажных изделий, поскольку сущность и методы осуществления всех рассмотренных ранее химических, физико-химических и механических обработок сохраняются. Вместе с тем отделка трикотажа имеет и свои специфические особенности, проявляющиеся в выборе наиболее выгодных и оптимальных условий проведения процессов, подборе оборудования и вспомогательных химических материалов.

Процессы подготовки трикотажных изделий к крашению и печатанию включают операции: варка, размасливание и беление продукции, опаливание и мерсеризация пряжи, стабилизация формы изделий из синтетических и ацетатных волокон.

Сущность происходящих при этом химических и физико-химических процессов изложена в соответствующих главах данного пособия.

Окрашенные трикотажные изделия получают различными способами. По видам расцветок трикотажные изделия можно подразделить на полотна с однотонной и разнотонной расцветками.

Однотонная расцветка достигается крашением полотна или изделий из одного вида волокна или вязанием полотна из однотонно окрашенных нитей.

Разнотонную расцветку получают при вязании полотна и изделий из пряжи разных цветов, при крашении полотна и изделий, изготовленных из нитей, содержащих разные волокна; подбором красителей, обеспечивающих разнотонное окрашивание разных волокон.

Для крашения пряжи и полотен используют ранее рассмотренные красители с учетом области их применения, механизма и технологии крашения.

Процесс печатания трикотажных полуфабрикатов можно подразделить на следующие стадии:

1. Подготовка полуфабрикатов к печатанию (варка, размасливание, беление или крашение, сушка-ширение или сушка с последующим каландрированием или формированием изделия).

2. Нанесение на изделие рисунка с помощью сетчатых шаблонов, гравированных валов или способами переводной термопечати.

3. Запаривание или термообработка трикотажных изделий в аппаратах периодического действия или зрельниках, промывка, механическое обезвоживание их, сушка-ширение основовязаных, сушка с каландрированием кругловязаных полотен, формирование штучных изделий.

После беления, крашения или печатания трикотажные изделия подвергают заключительной отделке.

К операциям заключительной отделки трикотажных изделий относят аппретирование, механическое обезвоживание, сушку, ворсование, стрижку, каландрирование, плиссирование, формирование, заключительную стабилизацию, расправление, сортировку, упаковку.

В основе аппретирования лежат химические и физико-химические процессы, рассмотренные ранее.

Аппретированию подвергают полотно, чулочно-носочные изделия, штучные изделия верхнего трикотажа и пряжу.

Аппретирование полотна проводят для придания ему мягкости или жесткости, повышенной гигроскопичности или водоотталкивающих свойств, стойкости к истиранию, для уменьшения способности к электризации, к прорубке при шитье, улучшения способности к ворсованию и для придания других необходимых свойств.

Чулочно-носочные изделия аппретируют для снижения их способности к электризации, к распусканию петель и образованию затяжек, а также для придания им хорошей способности к формованию и улучшению грифа.

Пряжу и нити подвергают аппретированию для придания им эластичности, снижения электризуемости. Это ведет к улучшению перемоточной и вязальной способности.

Основными способами механического обезвоживания трикотажных изделий с целью удаления грубокапиллярной влаги являются: центрифугирование, обезвоживание с помощью отжимных валов (как правило, на оборудовании непрерывного действия), просасывание или нагнетание воздуха через волокнистый материал и вакуумирование.

Трикотажное полотно после обработок в растворах и отжима подвергают расправлению.

Расправление кругловязаного полотна перед сушкой позволяет исключить фиксацию заминов, образование полос мигрирующего красителя в складках полотна при сушке, обеспечить ровноту сушки.

Расправление (расправление шва вдоль боковых кромок) основовязанного полотна проводят для правильного накалывания кромок полотна на иглы сушильно-ширильных машин.

Для сушки кругловязаного полотна применяют конвективные сушилки непрерывного действия, работающие по принципу противотока. Полотно на выходе из сушильной камеры соприкасается со свежим холодным воздухом и, отдавая ему часть тепла, охлаждается. Благодаря этому уменьшается возможность пересушивания полотна и оно приобретает мягкость.

Основовязаные полотна в процессах мокрых обработок заметно вытягиваются по длине и усаживаются по ширине. В связи с этим их сушат на сушильно-ширильных машинах, в которых одновременно устраняют деформации полотна, перекосы его петельной структуры, придают ему устойчивые размеры и выравнивают плотность.

Процесс каландрирования (разглаживание увлажненного паром полотна валами каландра при одновременном ширении) применяют обычно для кругловязаных полотен. Наряду с гладкой поверхностью полотну сообщают стабильные размеры, необходимую плотность, улучшенный гриф, устраняют перекосы петельных рядов и деформации линейных размеров. Трикотажным полотнам можно сообщить эффекты лощения, тиснения, серебристо-шелковистый эффект. Плиссированию и гофрированию обычно подвергают полотна из термопластичных волокон, образующих устойчивые складки. Плиссирование изделий из трикотажа на основе целлюлозных волокон и ацетатного шелка проводят после обработки их предконденсатами термореактивных смол.

В трикотажном производстве используют также новые виды отделок, например, отделка под замшу, придание водоотталкивающих свойств, дублирование трикотажных полотен и др.

Варианты контрольных работ

для студентов заочного отделения

Итогом самостоятельной работы студентов является выполнение контрольной работы. Ниже приведены варианты контрольных заданий, рекомендуемых студентам заочного факультета. При выполнении контрольной работы в соответствии с вопросами задания необходимо описать:

– особенности структуры и свойств волокна, из которого изготовлено швейное изделие;

– технологию подготовки ткани к крашению или печатанию, основываясь на механизмах воздействия на волокно используемых в процессе подготовки химических материалов;

– технологию крашения или печатания тканей предлагаемым классом красителей;

– технологию придания улучшеных потребительских свойств ткани в направлении, указанном в контрольном задании.

Предложенные варианты контрольных заданий можно использовать для контроля знаний студентов дневной формы обучения.

Задание 1

Из какого природного волокна Вы выберите гладкоокрашенную ткань для изготовления легкого нарядного платья?

Приведите строение, состав и свойства этого волокна и процесс обработки такой ткани в отделочном производстве. Дайте технологию подготовки суровой ткани к крашению. Опишите, какими красителями ее можно окрасить и как придать ткани улучшенные потребительские свойства.

Задание 2

Какую ткань Вы используете для изготовления пальто?

Ткань обладает теплоизоляционными свойствами и окрашена кислотными красителями. Опишите строение, состав и свойства волокна, из которого изготовлена ткань, и приведите технологические процессы подготовки, крашения и заключительной отделки этой ткани в отделочном производстве.

Задание 3

Летний костюм выполнен из набивного сатина. Узор на ткань нанесен кубовыми красителями. Ткани придана устойчивая к стиркам серебристо-шелковистая отделка. Описать технологический процесс изготовления такой ткани в отделочном производстве: строение и свойства хлопкового волокна, процессы подготовки, печатания и заключительной отделки ткани.

Задание 4

Куртка изготовлена из плотной, тяжелой хлопчатобумажной ткани, окрашенной в черный цвет, а по черному фону нанесен узор с использованием металлических бронзового и алюминиевого порошков. Ткань обладает гидрофобными свойствами. Описать технологический процесс изготовления такой ткани в отделочном производстве: строение и свойства хлопкового волокна, процесс подготовки плотных тяжелых тканей к крашению, процесс крашения ткани дешевыми красителями для хлопка, процесс печатания ее пигментами и технологию гидрофобной отделки.

Задание 5

Легкий костюм пошит из ткани на основе гидратцеллюлозного волокна. Ткань окрашена активными красителями. На стадии заключительной отделки ей приданы свойства малосминаемости и малоусадочности.

Привести технологический режим обработки такой ткани в отделочном производстве: строение, состав и свойства гидратцеллюлозных волокон, технологию подготовки тканей из них к крашению, технологию крашения ткани активными красителями и процесс придания ей малосминаемых и малоусадочных свойств.

Задание 6

Плащ изготовлен из хлопчатобумажной ткани, окрашенной кубовыми красителями. На стадии заключительной отделки ткани придали водоупорные свойства и придали устойчивый к стирке глянцевый эффект, имитирующий кожу. Привести технологию обработки такой ткани в отделочном производстве: описать строение, состав и свойства хлопкового волокна, процесс подготовки хлопчатобумажных тканей к крашению и печати, химию и технологию крашения тканей кубовыми красителями и технологию получения на тканях гидрофобного и глянцевого эффектов, устойчивых к мокрым обработкам.

Задание 7

Платье-костюм изготовлен из льняной ткани. Суровая льняная ткань отбелена, на отдельные ее места в виде купона нанесен цветной узор активными красителями. Юбка костюма заплиссирована способом, придающим устойчивость эффекту к стиркам. Привести технологию отделки такой ткани в отделочном производстве: описать строение, состав и свойства льняного волокна, подготовку льняных тканей к печати, химизм и технологию колорирования ткани активными красителями и технологию формоустойчивой отделки тканей.

Задание 8

Вечернее платье изготовлено из легкой шелковой ткани, сотканной из нитей химических волокон. На ткань нанесен сложный многоцветный рисунок. Она обладает улучшенными потребительскими свойствами. Привести технологию изготовления такой ткани: описать общие принципы получения химических волокон, специфические особенности их строения и свойств, технологию подготовки таких тканей под печать, способ печати, позволяющий получать сложные, многоцветные узоры по тканям из химических волокон, и технологию заключительной отделки этих тканей.

Задание 9

Летнее платье изготовлено из набивного хлопчатобумажного сатина. Ткань сначала окрашена азоидными красителями, а затем по окрашенной ткани нанесен рисунок в виде белого и цветного узоров.

Привести технологию отделки такой ткани в отделочном производстве: описать строение, состав и свойства хлопкового волокна, процесс подготовки хлопчатобумажных тканей под крашение и печать, химию и технологию получения белых и цветных узоров способами вытравной печати и технологию заключительной отделки хлопчатобумажных тканей.

Задание 10

Костюм пошит из ткани, изготовленной из полиэфирного волокна лавсана. Ткань окрашена дисперсным красителем, обладает улучшенными потребительскими свойствами. Привести технологию обработки такой ткани в отделочном производстве: описать строение и свойства полиэфирных волокон, технологию подготовки тканей из лавсана к крашению; охарактеризовать свойства дисперсных красителей, механизм и технологию крашения ими полиэфирных волокон и технологию заключительной отделки тканей из синтетических волокон.

БиблиографИЧЕСКИЙ сПИСОК

1. Балашова, Т.Д. Краткий курс химической технологии волокнистых материалов /Т.Д. Балашова и др. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

2. Балашова, Т.Д. Отделка шелковых тканей /Т.Д. Балашова и др. – М.: Легпромбытиздат, 1986.

3. Новородовская, Т.С. Химия и химическая технология шерсти /Т.С. Новородовская, С.Ф. Садова.– М.: Легпромбытиздат, 1986.

4. Симон, Л. Отделка трикотажных изделий /Л. Симон, М. Квапиль. –М.: Легпищемаш, 1982.

5. Никитин, М.Н. Художественное оформление тканей. – М.: Легкая индустрия, 1971.

6. Мельников, Б.Н. Физико-химические основы процесса отделочного производства /Б.Н. Мельников и др. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.

7. Мельников, Б.Н. Современное состояние и перспективы развития технологии крашения текстильных материалов /Б.Н. Мельников и др.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.

8. Мельников, Б.Н. Прогресс техники и технологии печатания тканей /Б.Н. Мельников и др. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1980.

9. Мельников, Б.Н. Современные способы заключительной отделки тканей из целлюлозных волокон, /Б.Н. Мельников, Т.Д. Захарова. – М.: Легкая индустрия, 1975.

10. Беленький, Л.И. Крашение и печатание текстильных материалов из смесей природных и химических волокон /Л.И. Беленький и др.– М.: Легпромбытиздат, 1987.

11. Мельников, Б.Н. Прогресс текстильной химии /Б.Н. Мельников и др. – М.: Легпромбытиздат, 1988.

12. Андросов, В.Р. Синтетические красители в легкой промышленности /В.Р.Андросов, И.Н.Петрова. – М.: Легпромбытиздат, 1989.

13. Васильев, В.В. Исследование процесса хромирования алюминиевых печатных валов /В.В. Васильев, Г.М. Прияткин, В.Р. Ополовников //Изв. вузов. Технология текст. промышленности.– 2001. –№5. – С. 120-122.

14. Сафонов, В.В. Химическая технология отделочного производства. – М.: МГТУ, 2002.

15. Отделка хлопчатобумажных тканей: справочник /под ред. Б.Н. Мельникова.-Иваново: изд-во «Талка», 2003.

Оглавление

Введение ………………………………………………………………. 3

1. Особенности структуры и свойств волокнообразующих

полимеров и волокон ….………………………………………….. 4

1.1. Хлопок ………..……………………………………………….…6

1.2. Лен ……………………………………………………………… 8

1.3. Шерсть ……………………..…………………………………... 8

1.4. Шелк …………………………………………………………... 13

2. Процессы подготовки тканей из различных волокон к

крашению и печатанию …………………………………………. 18

2.1. Подготовка хлопчатобумажных тканей к крашению и

печатанию …………………………………………………….. 19

2.2. Подготовка льняных тканей …………………………………. 32

2.3. Подготовка тканей из гидратцеллюлозных волокон ………. 34

2.4. Подготовка шерстяных тканей ………………………………. 35

2.5. Подготовка тканей из натурального шелка ………………… 37

2.6. Подготовка тканей из синтетических волокон и

ацетатного шелка …………………………………..…………. 39

3. Крашение и печатание тканей …………………………………… 40

3.1. Общие принципы построения процессов крашения и

печатания ……………………………………………………… 43

3.2. Техническая классификация красителей ………………….… 45

3.3. Крашение и печатание тканей из целлюлозных волокон ….. 46

3.4. Крашение и печатание шерстяных тканей ………………….. 68

3.5. Крашение и печатание тканей из натурального шелка …….. 72

3.6. Крашение и печатание тканей из синтетических волокон

и ацетатного шелка …………………………………………… 73

3.7. Крашение и печатание ткани из смеси волокон……………. 78

4. Заключительная отделка тканей …………………………………. 79

4.1. Заключительная отделка тканей из целлюлозных

волокон ………………………………………………………. 80

4.2. Заключительная отделка шерстяных тканей …………….. 100

4.3. Заключительная отделка тканей из натурального шелка,

химических волокон и смеси волокон ……………………. 102

4.4. Придание текстильным материалам специальных

свойств ……………………………………………………… 104

5. Специфика отделки трикотажных изделий……………………..115

6. Варианты контрольных работ для студентов заочного

отделения ...……………………………………………………… 119

Библиографический список ……………………………………..… 123

Page 4

Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций: ими могут быть подпорные стенки, свайные ряды, инъекционные преграды и простейший тип удерживающих сооружений — упорные призмы из грунта.

Подпорные стенки проектируют чаще всего для удержания неглубоких слоев, смещающихся по четко определенной поверхности скольжения (рис. 47). В зонах с ответственными зданиями и сооружениями подпорными стенками удерживают и более мощные слои, потенциальные поверхности скольжения которых известны. Как правило, подпорные стенки значительной высоты проектируют на участках автомобильных дорог, где с их помощью стабилизируют естественные и искусственные склоны.

Подпорные стенки делают из каменной кладки, бетона и бутобетона, железобетона, массивными или облегченными на свайном основании. В некоторых случаях при проектировании автомобильных дорог на склонах прибегают к устройству массивных стенок из армированного грунта или анкерных креплений. Сооружения врезают основанием в несмещающийся слой грунта и защищают от подземных и поверхностных вод.

Рис. 47. Удерживающие подпорные стены и свайные сооружения: а — массивная подпорная стена; б — то же, ниже подошвы склона; в — то же, в сочетании со шпунтовым рядом; г — консольная подпорная стена; д — то же, на контрфорсах; е — то же, в сочетании со сваями; ж — стена из армированного грунта; з — то же, монолитная заанкеренная; и — то же, из сборных панелей, заанкеренных в грунте; к — свайное поле из забивных свай; л — то же, из набивных; 1 — коренные породы; 2 — водовыпуск; 3 — плоскость скольжения; 4 — лоток; 5 — шпунтовый ряд; 6 — фильтрующая засыпка; 7 — поверхность естественного рельефа; 8 — контрфорс; 9 — сваи: 10 — арматура, заанкеренная в грунте; 11 — облицовка; 12 — железо­бетонная плита; 13 — анкер-свая с камуфлетной головкой; 14 — сваи-шпонки, в верхней части заполненные глиной

Параметры удерживающих сооружений определяют расчетом на опрокидывание и сдвиг. Выбор ответственных удерживающих сооружений и их конструктивное решение обосновывают технико-экономическими расчетами.

Подпорные стенки из армированного грунта представляют собой крупные массивы из слоев грунта, проложенных тонкими металлическими полосами, способными выдержать большие внешние нагрузки. Вертикальную боковую поверхность стенки укрепляют бетонными неармированными плитами, а в некоторых случаях — металлом. Это удерживающее гравитационное сооружение, которое поставлено на устойчивое основание. Такой контрфорс оказывает сопротивление возникающим в склоне сдвигающим силам и обладает достаточной прочностью на опрокидывание и скольжение по контакту (или с захватом основания) и на скол внутри удерживающего сооружения.

Подпорные стенки с анкерами позволяют передавать усилия, испытываемые стенкой со стороны обратной засыпки, на достаточно прочную породу, залегающую вне оползня, с помощью анкерных оттяжек. Эти оттяжки могут быть предварительно напряженными или постепенно напрягающимися в процессе эксплуатации сооружения. Их устраивают из тросов, штанг или проволоки, заделывая с помощью специальных устройств в коренной грунт.

Решение о применении анкеров должно быть подкреплено статическим расчетом, экономическим обоснованием и техническими возможностями производства работ.

Анкерирование??? как способ укрепления склонов связано с большими затратами, значительная доля которых приходится на предохранение анкеров от коррозии, поэтому использование этого крепления ограничивают такими случаями, когда другие средства крепления неосуществимы.

Конструкции типа свай или шпонок применяют, когда устройство упорных сооружений нецелесообразно по планировочным или другим соображениям. Обычно сваи и шпонки ставят при глубине ожидаемой поверхности смещения в пределах 1,5-2,0 м, если консистенция и структура грунта исключает его движение между сваями или шпонками. В этом случае их установка в сочетании с организацией поверхностного стока и дренажа экономически целесообразней, чем контрфорсы.

Сваи или шпонки располагают в плане в шахматном порядке и заглубляют в несмещающийся грунт на глубину не менее 2 м. Их погружают в предварительно прорезанные на склоне или у его подножья скважины. Сваи делают чаще всего из бетона или железобетона, а шпонки из гидравлической извести, иногда используют металлические сваи.

Любые свайные устройства требуют тщательных расчетов на опрокидывание и срез, с учетом реальных параметров сопротивления грунта сдвигу. Шпонки рассчитывают только на срез.

Page 5

Искусственное измерение рельефа склона следует предусматривать для предупреждения и стабилизации процессов сдвига, скольжения, выдавливания, обвалов, осыпей грунтов.

Образование рационального профиля склона (откоса) достигается приданием ему соответствующей крутизны и террасированием, отсыпкой в нижней части склона упорной призмы (контрбанкета).

Ширину (террас) и высоту уступов, а также расположение и форму банкетов следует определять расчетом общей и местной устойчивости склона (откоса), планировочными решениями, условиями производство работ и эксплуатационными требованиями.

На террасах необходимо предусматривать устройство водоотводов, а в местах высачивания подземных вод – дренажей.

Должен быть организован беспрепятственный сток поверхностных вод, исключено застаивание вод на бессточных участках и попадание на склон вод с присклоновой территории.

Устройство очистных сооружений в оползнеопасной зоне не допускается.

Для достижения требуемого понижения уровня подземных вод надлежит применять следующие виды водопонизительных устройств:

- траншейные дренажи (открытые траншеи и канавы);

- закрытые дренажи (траншеи, заполненные фильтрующим материалом) для осушения оползневого тела, рассчитанные, как правило, на недолговременный срок службы;

- трубчатые (в том числе мелкого заложения) и галерейные дренажи – в устойчивой зоне за пределами смещающихся грунтов для перехвата подземного потока при продолжительном сроке службы;

- пластовые дренажи на участках высачивания подземных вод на склонах (откосах);

- водопонизительные скважины различных типов в сочетании с дренажами или взамен их в случае большей эффективности или целесообразности их применения.

Дренирование подземных вод предусматривают для предохранения грунтов откоса от насыщения водой. Это мероприятие проводят как для действующих, так и недействующих оползней.

Обычно подземные воды дренируют одновременно на прилегающей территории и оползневом склоне.

Для перехвата подземных вод на прилегающей к склону территории устраивают дренажные сооружения, расположенные на безопасном расстоянии от зоны оползания. Тип и систему дренажных устройств проектируют в соответствии с гидрогеологическими условиями территории на основе требований, изложены ранее.

На оползневом склоне проектируют специфические дренажные сооружения, откосные прорези, наклонный дренаж, каптажные колодцы и наклонные скважины. В качестве простейших систем могут служить лотки и канавы глубиной до 3 м. Область их применения — это защита неглубоких оползней типа сплывин. Лотки используют также в качестве элементов выпуска подземных вод из слоев грунта, близких к поверхности склона.

Откосные дренажи применяют обычно для осушения откосов, потенциально подверженных поверхностным оползневым смещениям при неясно выраженных водоносных слоях или при многочисленных выходах подземных вод наружу в виде ключей. В конструктивном отношении они представляют собой сравнительно неглубокие траншеи, закладываемые ниже поверхности возможного оползания и заполненные дренирующим материалом (рис. 48, а). Их располагают поперек склона, а для наиболее полного перехвата грунтовых вод устраивают в виде призм разветвлениями различной формы на расстоянии друг от друга от 3 до 15 м в зависимости от характера и состояния осушаемых грунтов.

Рис. 48. Схемы дренажных устройств на оползневых склонах:

1 — коренные породы; 2 — поверхность скольжения; 3 — бровка откоса: 4 — дренажное устройство; 5 — лоток; 6 — колодцы; 7 — водоотводящие трубопроводы; 8 — грунт обратной засыпки; 9 — песок; 10 — гравий или щебень; 11 — бетонный лоток; 12 — дренажные скважины; 13 — депрессионная кривая; 14 — одерновка; 15 — утепляющий слой; 16 — контрфорс; 17 — дренажная труба; 18 — водонасыщенный грунт; 19 — каптажный колодец

Дренажные прорези устраивают при осушении толщи наносов на оползневых склонах, где другие типы дренажей, даже при незначительных подвижках, быстро выходят из строя. Их закладывают на бровке, отводя воду из насыщенного слоя (рис. 48, б). Для ее сброса дренажные прорези соединяют трубопроводами с нижним лотком или другими водоотводящимн сооружениями.

Прорези представляют собой траншею глубиной 6-12 м, заполненную дренирующим материалом и врезанную основанием в коренной грунт. Прорези защищают от засорения, укладывая поверх дренирующего материала дерн корнями кверху или соломенные маты и другие материалы, и забивают траншею глиной и грунтом.

Если водоносные горизонты имеют выход на склон, то их осушают горизонтальными или наклонными скважинами, заложенными со стороны склона (рис. 43, в) на отметках, близких к водоупору. Часть трубы перфорируют, превращая в фильтр. Механизм действия таких дрен заключается в следующем. При поступлении воды к откосу на участках, где заложены дрены, она постепенно поглощается перфорированной частью труб. В результате по мере приближения к откосу УГВ понижается, образуя сводчатую депрессионную кривую, имеющую общее падение вдоль дрен.

При фронтальном выклинивании водоносного горизонта на оползневом склоне применяют насланный дренаж, который укладывают на устойчивый откос на всю мощность водоносного горизонта. В конструктивном отношении он аналогичен пластовому и состоит из фильтра, дренажной трубы и утепляющего слоя, толщину которого назначают с учетом глубины промерзания грунтов (рис. 48, г).

Когда грунтовые воды выклиниваются на склоне в виде родников, проектируют бетонные или железобетонные каптажные колодцы, снабженные обратными фильтрами в местах выхода одиночных родников (рис. 48, б). Дренажные воды, как правило, отводят из колодца через трубчатый водосброс в ливневую канализацию.

Дренажные сооружения для стабилизации откосов в равной мере необходимы как на естественных склонах, так и при возведении искусственной насыпи, где оползневые смещения могут появиться в грунтах основания из-за чрезмерного напряжения от массы насыпи и гидростатического давления подземных вод, режим которых нарушен.

Устройства для перехвата и понижения подземных вод и предотвра­щения оползневых процессов выбирают на основе технико-экономического сопоставления. При этом рассматривают несколько вариантов различных дренажных сооружений, но сравнивают их и с другими методами защиты.

Page 6

На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов или искусственных откосов и морская абразия береговых уступов. Поскольку активизация оползневых процессов и переработка берегов тесно связаны, то большая роль в комплексе противооползневых мероприятий принадлежит берегоукреплениям.

Берегоукрепление может быть выполнено в виде откосов, когда соответствующие одежды укладывают на предварительно спланированную поверхность, и набережных стенок (контрфорсов). Последние применяют, когда из-за нехватки свободного пространства на прибрежной территории осуществление других мероприятий осложняется или становится невозможным.

Берегоукрепления с точки зрения их влияния на режим водоемов относят к пассивным и проектируют в сочетании с активными, наносоудерживающими сооружениями: бунами и волнорезами. Буны являются одной из самых распространенных конструкций, стабилизирующих морской берег. Они представляют собой массивные сооружения, которые размещают перпендикулярно или под углом к береговой линии, заглубляя их основание в коренную породу (рис. 49).

Буны пересекают подвижную часть наносов и препятствуют их продольному транзиту. В результате наносы аккумулируются между бунами в приурезной части акватории и частично гасят энергию волны. Степень воздействия бун на водный поток и стабилизацию берегового склона существенно зависит от их взаимного размещения и длины. Параметры бун, как и других малых гидротехнических сооружений, активно влияющих на водный поток, рассчитывают по методике, описанной в литературе.

Рис. 49. Прибрежные противооползневые сооружения:

а — расположение бун в плане; б — поперечное сечение по бунам: в, г — незатопленный и затопленный волноломы (г — затопленный в сочетании с другими защитным мероприятиями);

1 — вертикальный фильтр; 2 — дренажная галерея; 3 — водоотводящая штольня: 4 — лоток: 5 — коренные породы; 6 — плоскость скольжения; 7 — подпорная стенка: 6 — искусственный пляж; 9 — затопленный волнолом

Область эффективного использования бун для борьбы с противооползневыми явлениями — это стабилизация надводных склонов и пляжей. Подводные склоны, особенно на большом протяжении, стабилизировать с их помощью не удается, так как склоны могут обрушиться в результате подвижки земляных масс.

Для стабилизации склонов поэтому нередко проектируют не только буны, но и волнорезы (волноломы). Их используют для защиты подводной части склона.

Волноломы делают как затопленного, так и незатопленного типа (рис. 49) из железобетонных массивов или оболочек, заполненных бетоном. Волноломы защищают от абразии берега путем частичного гашения волны и накопления наносов на тех участках акватории, где в подводной части склона имеют место оползни выдавливания.

Проблема борьбы с эрозией у подножья склона сводится к сохранению различными способами надежного упора в их нижней части и увеличению других удерживающих сил. В практике проектирования с этой целью используют, как правило, комплекс активных и пассивных защитных сооружений в сочетании с общими и специальными мероприятиями инженерной подготовки. Так, например, на побережье около Одессы создана из привозного материала полоса искусственных пляжей от Ланжерона до Аркадии протяженностью 5 км и шириной 40-50 м. Сохранение пляжей обеспечено комплексом гидротехнических сооружений: бун и волноломов. Для перехвата подземных вод запроектирована дренажная галерея на расстоянии 200 м от бровки обрыва с удалением грунтовых вод с помощью водоотводящей штольни.

Комплексное решение противооползневых мероприятий в Крыму предусматривает сочетание контрфорсных и берегоукрепительных сооружений, дренирование оползневых масс, разгрузку верхней части склона и уполаживание откосов с регулированием поверхностного стока.

Берегозащитные сооружения и мероприятия.Для инженерной защиты берегов рек, озер, морей, водохранилищ применяют следующие виды сооружений и мероприятий, приведенные в таблице 17.

Таблица 17

Вид сооружения и мероприятия Назначение сооружения и мероприятия и условия их применения
I Волнозащитные  
1 Вдольбереговые  
Подпорные береговые стены (набережные) волноотбойного профиля из монолитного и сборного бетона и железобетона, камня, ряжей, свай На морях, водохранилищах, озерах и реках для защиты зданий и сооружений I и II классов, автомобильных и железных дорог, ценных земельных угодий
Шпунтовые стенки железобетонные и металлические В основном на реках и водохранилищах
Ступенчатые крепления с укреплением основания террас На морях и водохранилищах при крутизне откосов более 15°
Массивные волноломы На морях и водохранилищах при стабильном уровне воды
2 Откосные  
Монолитные покрытия из бетона, асфальтобетона, асфальта На морях, водохранилищах, реках, откосах подпорных земляных сооружений при достаточной их статической устойчивости
Покрытия из сборных плит При волнах до 2,5 м
Покрытия из гибких тюфяков и сетчатых блоков, заполненных камнем На водохранилищах, реках, откосах земляных сооружений (при пологих откосах и невысоких волнах - менее 0,5-0,6 м)
Покрытия из синтетических материалов и вторичного сырья То же
II Волногасящие  
1 Вдольбереговые  
Проницаемые сооружения с пористой напорной гранью и волногасящими камерами На морях и водохранилищах
2 Откосные  
Наброска из камня На водохранилищах, реках, откосах земляных сооружений при отсутствии рекреационного использования
Наброска или укладка из фасонных блоков На морях и водохранилищах при отсутствии рекреационного использования
Искусственные свободные пляжи На морях и водохранилищах при пологих откосах (менее 10°) в условиях слабовыраженных вдольбереговых перемещений наносов и стабильном уровне воды
III Пляжеудерживающие  
1 Вдольбереговые  
Подводные банкеты из бетона, бетонных блоков, камня На морях и водохранилищах при небольшом волнении для закрепления пляжа
Загрузка инертными на локальных участках (каменные банкеты, песчаные примывы и т.п.) На водохранилищах при относительно пологих откосах
2 Поперечные  
Буны, молы, шпоры (гравитационные, свайные, из фасонных блоков и др.) На морях, водохранилищах, реках при создании и закреплении естественных и искусственных пляжей
IV Специальные  
1 Регулирующие  
Управление стоком рек (регулирование сброса, объединение водостоков в одно устье и др.) На морях для увеличения объема наносов, обход участков малой пропускной способности вдольберегового потока
Сооружения, имитирующие природные формы рельефа На водохранилищах для регулирования береговых процессов
Перебазирование запаса наносов (переброска вдоль побережья, использование подводных карьеров и т.д.) На морях и водохранилищах для регулирования баланса наносов
2 Струенаправляющие  
Струенаправляющие дамбы из каменной наброски На реках для защиты берегов рек и отклонения оси потока от размывания берега
Струенаправляющие дамбы из грунта На реках с невысокими скоростями течения для отклонения оси потока
Струенаправляющие массивные шпоры или полузапруды То же
3 Склоноукрепляющие  
Искусственное закрепление грунта откосов На водохранилищах, реках, откосах земляных сооружений при высоте волн до 0,5 м

Выбор вида берегозащитных сооружений и мероприятий или их комплекса следует производить в зависимости от назначения и режима использования защищаемого участка берега с учетом в необходимых случаях требований судоходства, лесосплава, водопользования и пр.

При выборе конструкций сооружений следует учитывать, кроме их назначения, наличие местных строительных материалов и возможные способы производства работ.

В состав комплекса морских берегозащитных сооружений и мероприятий при необходимости должно быть включено регулирование стока устьевых участков рек в целях изменения побережья или обеспечения его речными наносами.

Page 7

Кроме рассмотренных выше методов борьбы с оползневыми и обвальными явлениями также рассматриваются следующие мероприятия и сооружения инженерной защиты.

Удерживающие сооружения.Удерживающие сооружения следует предусматривать для предотвращения оползневых и обвальных процессов при невозможности или экономической нецелесообразности изменения рельефа склона (откоса).

Удерживающие сооружения применяют следующих видов:

- подпорные стены (на естественном или свайном основании);

- свайные конструкции и столбы – для закрепления неустойчивых участков склона;

- анкерные крепления – в качестве самостоятельного удерживающего сооружения (с опорными плитами, балками и т.д.) и в сочетании с подпорными стенами, сваями, столбами;

- поддерживающие стены – для укрепления нависающих скальных карнизов;

- контрфорсы – отдельные опоры, врезанные в устойчивые слои грунта, для подпирания отдельных скальных массивов;

- опояски (упорные пояса) – невысокие массивные сооружения для поддержания неустойчивых откосов;

- облицовочные стены – для предохранения грунтов от выветривания и осыпания;

- пломбы (заделка пустот, образовавшихся в результате вывалов на склонах) для предохранения скальных грунтов от выветривания и дальнейших разрушений;

- покровные сетки в сочетании с анкерными креплениями.

Для свайных конструкций следует предусматривать, как правило, буронабивные железобетонные сваи. Применение забивных свай допускается в случаях, когда проведение сваебойных работ не ухудшает условий устойчивости склона (откоса).

При наличии подземных вод следует предусматривать гидроизоляцию по верховой грани подпорных стен и устройство застенного дренажа с выводом вод за пределы подпираемого грунтового массива.

Улавливающие сооружения.Улавливающие сооружения и устройства (стены, сетки, валы, траншеи, надолбы) следует предусматривать для защиты объектов от воздействия осыпей, вывалов, падения отдельных скальных обломков.

Улавливающие стены и сетки располагают у подошвы склонов (откосов) крутизной 250 – 350 для защиты от воздействия осыпей, вывалов, падения отдельных скальных обломков и небольших обвалов.

Улавливающие траншеи и улавливающие полки следует размещать у подошвы обвалоопасных склонов (откосов) высотой до 60 м и крутизной 350 для защиты от вывалов отдельных обломков грунта объемом до 1 м 3, улавливающие валы – у подошвы обвалоопасных склонов большой протяженности.

Улавливающие стены, траншеи и валы допускается располагать на склонах на высоте не более 30 м над защищаемым объектом при крутизне склона не более 250.

Оградительные стены следует размещать у подошвы склонов (откосов) высотой до 30 м (соответственно 50 м) и крутизной 400 – 450 для улавливания мелких (до 0,01 м3) обломков скального грунта или задержания осыпающегося скального грунта.

Покровные свободно висящие сетки надлежит применять для защиты объектов, близко расположенных к подошве склона (откоса), от падающих скальных обломков.

Надолбы следует предусматривать на затяжных склонах высотой до 50-60 м и крутизной до 300 в комплексе с другими улавливающими сооружениями и устройствами для погашения скорости обломков скального грунта.

В проектах улавливающих сооружений и устройств следует предусматривать возможность подъезда транспортных средств и очистки улавливающих пазух от скопления продуктов выветривания, осыпей и обвалов в условиях эксплуатации.

Противообвальные галереи.Противообвальные галереи необходимо размещать на обвальных участках железных, автомобильных и пешеходных дорог для защиты от падающих обломков и глыб и рассчитывать на нагрузки и воздействия. На кровле противообвальных галерей необходимо устраивать амортизирующую грунтовую отсыпку, снижающую динамическое воздействие обвалов, предотвращающую повреждение конструкций и обеспечивающую скатывание обломков через галерею. В основании отсыпки необходимо укладывать гидроизоляцию, а также предусматривать отвод с кровли галерей поверхностных вод. Для отвода подземных вод, поступающий к галерее с верховой стороны, должен быть устроен продольный застенный дренаж.

Агролесомелиорация, защитные покрытия и закрепление грунтов.Мероприятия по агролесомелиорации следует предусматривать в комплексе с другими противооползневыми и противообвальными мероприятиями для увеличения устойчивости склонов (откосов) за счет укрепления грунта корневой системой, осушения грунта, предотвращения эрозии, уменьшения инфильтрации в грунт поверхностных вод, снижения воздействия выветривания.

Мероприятия по агролесомелиорации включает: посев многолетних трав, посадку деревьев и кустарников в сочетании с посевом многолетних трав или одерновкой.

Подбор растений, их размещение в плане, типы и схемы посадок следует назначать в соответствии с почвенно-климатическими условиями, особенностями рельефа и эксплуатации склона (откоса), а также с требованиями по планировке склона и охране окружающей среды.

Посев многолетних трав без других вспомогательных средств защиты допускается на склонах (откосах) крутизной до 350, а при большей крутизне (до 450) – с пропиткой грунта вяжущими материалами.

Для обеспечения устойчивости склонов (откосов) в слабых и трещиноватых грунтах допускается применять цементацию, смолизацию, силикатизацию, электромеханическое и термическое закрепление грунтов.

Для защиты обнаженных склонов (откосов) от выветривания, образования вывалов и осыпей допускается применять защитные покрытия из торкретбетона, набрызг-бетона и аэроцема (вспененного цементно-песчаного раствора), наносимые на предварительно навешанную и укрепленную анкерами сетку.

Для снижения инфильтрации поверхностных вод в грунт на горизонтальных и пологих поверхностях склонов (откосов) допускается применять покрытия из асфальтобетона и битумоминеральных смесей.

Противоселевые сооружения и мероприятия.Для инженерной защиты территорий, зданий и сооружений от селевых потоков применяют следующие виды сооружений и мероприятий, приведенныев таблице 9.

Таблица 9

Вид сооружения и мероприятия Назначение сооружения, мероприятия и условия их применения
I Селезадерживающие  
Плотины бетонные, железобетонные, из каменной кладки: водосбросные, сквозные. Плотины из грунтовых материалов (глухие) Задержание селевого потока в верхнем бьефе. Образование селехранилищ
II Селепропускные  
Каналы. Селеспуски Пропуск селевых потоков через объект или в обход него
III Селенаправляющие  
Направляющие и ограждающие дамбы. Шпоры Направление селевого потока в селепропускное сооружение
IV Стабилизирующие  
Каскады запруд. Подпорные стены. Дренажные устройства. Террасирование склонов. Агролесомелиорация Прекращение движения селевого потока или ослабление его динамических характеристик
V Селепредотвращающие  
Плотины для регулирования селеобразующего паводка. Водосбросы на озерных перемычках Предотвращение селеобразующих паводков
VI Организационно-технические Организация службы наблюдения и оповещения Прогноз образования селевых потоков

Противолавинные сооружения и мероприятия.Для инженернойзащиты территории, зданий и сооружений от снежных лавин применяют следующиевиды сооружений и мероприятий, приведенные в таблице 10.

Таблица 10

Вид сооружения и мероприятия Назначение сооружения и мероприятия и условия их применения
I Профилактические  
Организация службы наблюдения, прогноза и оповещения Прогноз схода лавин. Прекращение работ и доступ людей в лавиноопасны зоны на время схода лавин и эвакуация людей из опасной зоны
Искусственно регулируемый сброс лавин Регулируемый спуск лавин и разгрузка от неустойчивых масс снега путем обстрелов, взрывов, подпиливания карнизов и т.п. на основе прогноза устойчивости масс снега на склоне
II Лавинопредотвращаюшие  
Системы снегоудерживающих сооружений (заборы, стены, щиты, решетки, мосты), террасирование склонов, агролесомелиорация Обеспечение устойчивости снежного покрова в зонах зарождения лавин, в том числе в сочетании с террасированием и агролесомелиорацией, регулирование снегонакопления
Системы снегозадерживающих заборов и щитов Предотвращение накопления снега в зонах возникновения лавин путем снегозадержания на наветренных склонах и плато
Снеговыдувающие панели (дюзы), кольктафели Регулирование, перераспределение и закрепление снега в зоне зарождения лавин
III Лавинозащитные  
Направляющие сооружения: стенки, искусственные русла, лавинорезы, клинья Изменение направления движения лавины. Обтекание лавиной объекта
Тормозящие и останавливающие сооружения: надолбы, холмы, траншеи, дамбы, пазухи Торможение или остановка лавины
Пропускающие сооружения: галереи, навесы, эстакады Пропуск лавин над объектом или под ним

Выбор противолавинных комплексов сооружений и мероприятий следует производить с учетом режима и характеристик лавин и снегового покрова в зоне зарождения, морфологии лавиносбора, уровня ответственности защищаемых сооружений, их конструктивных и эксплуатационных особенностей.

Page 8

Овраги – продукт эрозии, т.е. размыва пород временными потоками воды, образующиеся в результате атмосферных осадков.

Проектом планировки территории оврагов отводятся, в основном, под зеленые насаждения. Отдельные отвершки, расположенные в районах капитальной застройки, промышленной зоны или под проектируемыми дорогами, засыпаются. Во избежание роста оврагов намечается тщательная организация поверхностного стока на прилегающих территориях, перехват дождевых и талых вод и организованный отвод их, минуя овраги, или сброс в овраги с устройством водосбросных сооружений. В тех случаях, когда трудно предотвратить поступление в овраги поверхностных вод с прилегающих территорий, отвод воды в тальвегах оврагов, во избержание их углубления и обрушения откосов, предусматривается по бетонным лоткам прямоугольного сечения шириной 1-1,5 м, глубиной до 1,0 м. В тех случаях, когда в овраги намечается сосредоточенный сброс поверхностных вод, по тальвегам возможно устройство запруд высотой 1-2 м из местных материалов. Запруды, снижая скорости течения, будут способствовать выпадению наносов и осветлению воды, а также обеспечат защиту дна от размыва. Для защиты склонов оврагов от размыва грунтовыми водами предусматривается каптаж выклинивающихся грунтовых вод и отвод воды в тальвег оврага по бетонным лоткам.

На отдельных незакрепленных участках склонов с большой крутизной намечается уполаживание откосов оврагов с заложением 1:2 и укрепление их одерновкой и посадками деревьев и кустарников. Для посадок по склону рекомендуется применять древесно-кустарниковые породы с широко развитой корневой системой, способной проникать на большую глубину.

В качестве профилактических мероприятий необходимо в оврагах применять организационные ограничения: запрещение вырубки леса, выпас скота.

Быстрее размываются глинистые грунты. Росту оврагов способствует: физические свойства грунтов, отсутствие растительности на водоразделах и склонах, неровности рельефа, наличие трещин в толще грунта, деятельность человека, большое количество выпадающих атмосферных осадков. Являются природной дренажной системой. Отрицательное воздействие: затрудняется планировочное решение города, происходит потеря ценных земель, сложность прокладки инженерных коммуникаций, затрудняется связь между отдельными частями города, необходимость возведения мостов и земляных дамб, разрушаются здания и сооружения в момент развития оврагов, чрезмерно осушаются приовражные территории, что отрицательно влияет на зеленые насаждения, ущерб городскому хозяйству. Верховье оврага – исток. Устье – место его впадения в водоем. Базис эрозии – глубина оврага, определяемая уровнем воды в водоеме. Лощина – долина с пологими склонами. Балка – лощина заросшая травой.

Виды оврагов: - донные: размыв идет по дну оврага; - береговые: размываются боковые склоны балок или рек.

По конфигурации:

- ствольные; - разветвленные: чаще два ствола с общим устьем; - древовидные: сложная конфигурация и большие площади.

По характеру процесса:

- действующие; - затухающие;

- засыпанные.

Мероприятия по защите от оврагов проводят в четыре стадии:

1 стадия: поверхностный водоотвод, заравнивание промоин, посадка трав (прекращение вырубки).

2 стадия: те же мероприятия, но в большем объеме, укрепление дна и устройство конструкции, задерживающих твердые фракции.

3 стадия: те же мероприятия, а так же устройство продольных плитневых оград с забивкой их землей, облесение склонов.

4 стадия: посев трав, кустарников и деревьев. Лесопосадки: расстояние от бровки оврага до лесополосы 4-5 м, ширина приовражной лесополосы 12-24 м, в вершинах оврага ширина лесополосы в 1,5 раза больше чем основная. Требования при выборе растений: развитая коревая система, неприхотливость и производительность, вегетативное размножение. В глубоких оврагах середину дна от 1,5 до 3 м следует оставлять не облесенной, верхние и средние части склонов сложны для посадок из-за отсутствия питательных веществ и чрезмерной сухости, специальные мероприятия для защиты лесопосадок.

Искусственные сооружения

Для борьбы с оврагами используются гидротехнические сооружения. Водозадерживающие сооружения: валы-каналы, террасы, валы-террасы. Их задача – задержание поверхностного стока. Водонаправляющие сооружения: водонаправляющие валы, валы-распылители, каналы-распылители. Их задача регулировать водные потоки, путем изменения их направления и распыления. Водосбросные: быстротоки, перепады и водосбросы. Водосбросы делятся на шахтные, трубчатые и консольные. Их задача обеспечить безопасный и организованный сброс вод на дно оврагов. Донные сооружения: донные запруды, донные перепады и пороги. Их задачи: уменьшение скоростей потока, повышение шероховатости русла, задержание продуктов выноса в пределах оврага, расширение дна оврага, прекращение дальнейшего размыва и углубление дна.

Page 9

Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Засыпка или намыв. Наиболее эффективна засыпка на оврагах каньонного типа. Начинается засыпка с верховых участков, засыпают ярусами с послойным уплотнением. Обязательно по дну прокладывается водосборная труба (водосборный коллектор, а иногда дренажный коллектор, если нужно понизить УГВ на прилегающих территориях).

Организация поверхностного стока – устраивается во всех случаях. Эффективны головные дренажи.

Варианты использования оврагов для градостроительных целей: сохранение оврага и исключение территории из общей площади города, проведение мероприятий для стабилизации оврага и исключение территории, использование заовраженных территорий после проведения специальных мероприятий, использование территорий после проведения обычных мер по благоустройству; сооружение парков и садов, искусственные водоемы, устройство зданий и сооружений (после стабилизации и при крутизне склонов не более 200‰), городская магистраль.

Причины оврагообразования

С геологической точки зрения образование оврагов является следствием струйчатой эрозии, вызванной периодической деятельностью воды. Во время снеготаяния и обильных дождей потоки поверхностных вод постепенно образуют на склонах поверхности вытянутые промоины — овраги, называемые еще депрессиями рельефа.

Явление размыва поверхности зависит от многих факторов, в первую очередь от геологического строения территории и интенсивности выпадения осадков. Наиболее сильному размыву подвержены лёссовидные и глинистые грунты. Отсутствие растительности и расчлененный рельеф усугубляет разрушительную деятельность воды. В развитии оврагов могут участвовать и грунтовые воды, которые вскрываются при врезании дна и склонов оврага в толщу водоносных пород. Грунтовые воды способствуют нарушению устойчивости откосов в местах выхода их на поверхность и, суммируясь с потоком поверхностных вод, дальнейшему интенсивному росту оврага.

Овраги могут быть следствием хозяйственной деятельности человека. Бессистемная разработка грунта на склонах и у их подножья, неорганизованный сброс отработанной воды, утечки из канализационных и водопроводных сетей являются причинами оврагообразования.

Рис. 50. Схемы продольного и поперечных профилей оврага:

а, б, в — соответственно верхняя, средняя и устьевая части с уклонами

Рост оврага в длину ограничен водоразделом в его вершине и базисом эрозий в нижней части — отметкой дна, равной горизонту воды водоема в устье.

Продольный профиль дна оврага имеет неодинаковый уклон. Его величина уменьшается от вершины к устью (рис. 50). В верхней части дно оврага почти отвесно, а поперечное сечение представляет щель, расширяющуюся кверху. В средней части продольный уклон еще достаточно велик, а поперечное сечение имеет трапециевидную форму. В нижней части продольный уклон уменьшается по сравнению со средней частью, достигая минимальных величин в устье. Поперечное сечение на низовом участке сохраняет форму трапеции, боковые склоны уполаживаются и могут приближаться к устойчивому очертанию.

Параметры продольного и поперечного профиля зависят от стадии развития оврага. Затухшие, рост которых закончен, характерны стабильными размерами сечения и обычно покрыты растительностью. Повторная активизация роста такого оврага возможна только при понижении базиса эрозии.

Наиболее опасны для прилегающей территории действующие овраги, особенно с крутыми склонами, лишенными растительности. В этих случаях происходит нарушение устойчивости склонов оврага, которое проявляется в виде оползней, обвалов .

Причинами потери устойчивости крутых склонов являются внутренние или внешние силовые воздействия, вызывающие нарушение естественного равновесия откоса. Эти воздействия могут быть связаны с размещением вблизи склона зданий и сооружений, изменением гидродинамических сил фильтрационных потоков, уменьшением пассивного давления подошвы склона и другими факторами.

В плане овраги образуют различные формы, соответствующие топографии местности. Нередко они имеют многочисленные боковые ответвления—отвершки, представляющие собой овраги в начальной стадии развития.

Градостроительная оценка территорий с оврагами и задачи инженерной подготовки

Наличие оврагов на территории города характеризует территорию как неблагоприятную или особо неблагоприятную для градостроительных целей. Только при незначительном числе оврагов, малой глубине их (до 3 м) и пологих склонах, а также при полном исключении возможности развития и роста оврагов территория города может быть признана благоприятной для строительства и жизни города.

С градостроительной точки зрения наличие оврагов на территории города, развитие сети и рост отдельных оврагов являются крайне нежелательными по целому ряду причин, к числу которых в первую очередь следует отнести:

а) расчленение территории города, осложняющее его планировочное решение;

б) осложнение в связях между районами, с центром города и притягивающими центрами (культурными, спортивными и др.);

в) наличие в селитебной территории города неудобных и исключаемых из использования территорий, что не может не отражаться на экономике проектирования, строительства и эксплуатации города;

г) необходимость сооружения мостов и других сооружений в связи с переходом оврагов,

д) возможное разрушение зданий, сооружений, дорог и подземных коммуникаций города при росте оврагов и приближения их к этим сооружениям;

е) осушение территории, прилегающей к оврага вызывающее понижение влажности почвы (обсыхание), что плохо отражается на росте зеленых насаждений, а иногда и на устойчивости зданий и сооружений (изменение условий естественного основания);

ж) засорение русел рек и долин выносами грунта из оврагов.

При проектировании городов, в процессе решения вопросов планировки и застройки условия существования и использования оврагов изучаются в вариантах:

а) выделения территорий с оврагами, неудобных для застройки или иного использования вследствие крайне неблагоприятных условий, и исключаемых из общей площади города с сохранением оврагов в их естественном состоянии;

б) признания оврагов непригодными для градостроительных целей и исключения территории с оврагами из общей площади города с обязательным проведением мероприятий по инженерной подготовке, исключающих возможность роста и развития оврагов, опасных для зданий и сооружений, располагаемых вблизи этих оврагов;

в) установления возможности использования оврагов в градостроительных целях с обязательным выполнением специальных мероприятий по инженерной подготовке территорий с оврагами, в частности полной засыпки;

г) установления возможности использования оврагов в градостроительных целях без специальных мероприятий, с проведением обычных мер по благоустройству территорий.

Общие задачи инженерной подготовки территорий с оврагами включают:

а) предотвращение оврагообразования на территории города, а также на его резервных землях;

б) ликвидацию оврагов, наиболее опасных для зданий и сооружений города или затрудняющих осуществление планировочных решений;

в) борьбу с растущими оврагами, имеющую целью сохранение существующего положения (формы и размеры, стабильность склонов и т. д.);

г) инженерную подготовку территории оврагов к использованию их в градостроительных целях.

Характер и объем мероприятий определяются в зависимости от расположения оврагов на территории города. В сложившейся и застроенной части города мероприятия носят характер капитальных работ по ликвидации оврагов или при возможности и целесообразности градостроительного использования их обеспечения стабильности, т. е. приостановления роста оврагов, и мероприятий по инженерной подготовке и благоустройству таких территорий.

На вновь осваиваемых территориях мероприятия такого характера устанавливаются при планировочном решении городской территории, т. е. в генплане города. В зависимости от назначения и использования территорий с оврагами решаются вопросы их инженерной подготовки.

При развитой сети оврагов целесообразно составление специальной карты города с показанием всех оврагов и характеристикой каждого из них. На той же карте могут быть указаны мероприятия по инженерной подготовке и градостроительное использование каждого оврага.

Вопрос о рациональном использовании таких территорий решают на стадии разработки генерального плана города. Возможны варианты освоения овражных территорий для парков, зеленых зон, спортивных площадок, гаражей, водоемов и прокладки транспортных и подземных коммуникаций, размещения складских, а в некоторых случаях и гражданских зданий. Целесообразность вариантов градостроительного использования территории увязывают с размерами оврагов, классификация которых по этому признаку предусматривает разделение на мелкие, средние и крупные (табл. 18).

Таблица 18

В верховьях неглубоких оврагов можно устраивать подземные гаражи и автостоянки. При крутизне откосов оврага до 20 % целесообразно размещать служебные помещения на предварительно спланированных террасах откоса.

В более глубоких средних и устьевых участках оврага с пологими склонами наиболее удобно создавать парки и сады.

Традиционным приемом использования оврагов, расположенных в городской черте, является прокладка транспортных магистралей по дну оврага, а в некоторых случаях устройство вводов железнодорожных линий с развязками и пересечениями в разных уровнях. Это создает наилучшие условия для увеличения скоростей сообщения автомобильного транспорта, безопасного его движения, а также снижает уровень шума на прилегающей территории. В г. Нижний Новгород, например, по дну глубокого оврага, находящегося в центре города, проложена городская магистраль, которая связывает верхнюю и нижнюю части города.

По дну оврагов удобно прокладывать инженерные коммуникации, однако глубокие овраги для этой цели использовать не рекомендуется, поскольку при большой разности отметок прилегающей территории и дна оврага усложняются условия присоединения разводящей сети к магистральным коллекторам.

Состав мероприятий и конструкций используемых сооружений при инженерной подготовке территорий зависят не только от функционального использования территории, но и от того, где находится овраг; в городской черте или пригородной зоне. Меры защиты осуществляют как на прилегающей территории, так и в самом овраге.

Мероприятия на прилегающей территории позволяют устранить или уменьшить влияние основного фактора, вызывающего развитие оврага путем организации поверхностного стока и каптажа грунтовых вод.

В пределах оврага стабилизируют склоны и дно, подготавливая его к градостроительному использованию. Состав и особенности таких работ зависят от развития процесса оврагообразования, глубины, ширины и крутизны склонов оврага на верховом, среднем и устьевом участках.

Для оврагов, расположенных в черте города, в первую очередь организовывают поверхностный сток на прилегающей территории, предусматривая исключение сброса дождевых вод в овраг за счет обгонных водоотводящих систем, а при необходимости проектируют и дренажные устройства. Одновременно планируют склоны оврага, делая их более пологими, сопровождая вертикальную планировку защитой склонов от водной и ветровой эрозии.

При высоте откосов более 5-6 м по соображениям обеспечения устойчивости устраивают бермы ширину которых принимают не менее 2 м. Нередко бермы используют в качестве пешеходных дорожек, тогда их ширину назначают в соответствии с требованиями горизонтальной планировки. Поперечный уклон берм проектируют в сторону водоотводного лотка, а его размещают у основания вышележащего склона.

К террасированию склонов прибегают в тех случаях, когда на склонах оврага размещают здания (схема в). Уполаживание и террасирование склонов обычно сочетается с креплением их поверхности. Для этого на склонах сеют травы, укладывают дерн, сажают деревья, а на некоторых участках применяют каменные материалы.

Поперечное сечение оврага засыпают частично, когда по его дну проектируют дороги или другие инженерные сооружения (рис. 51, а, б).

Рис. 51. Варианты инженерной подготовки оврагов:

Page 10

При такой частичной ликвидации оврага глубину засыпки назначают с учетом нормативных продольных уклонов дорог, пешеходных дорожек и нормальных условий размещения и эксплуатации подземных коммуникаций.

Поперечное сечение оврага засыпают полностью, как правило, лишь в верховой части, где склоны круты, а ширина поверху незначительна (рис. 34, г).

При необходимости засыпают и боковые ответвления — отвершки. Ликвидация оврага должна быть обоснована технико-экономическими расчетами на основе анализа различных вариантов планировочного решения и соответствующего этим вариантам метода инженерного освоения овражных территорий.

Обычно полная ликвидация оврага вызвана строительством в непосредственной близости от бровки оврага капитальной застройки, так как для размещения зданий засыпанные овраги используют редко. Это объясняется рядом причин. Во-первых, даже при наличии оптимального гранулометрического состава засыпки и использования метода регулирования здания приходится возводить на свайных фундаментах. Во-вторых, стабилизация насыпного грунта требует времени, а при сухой укладке — еще и предварительного уплотнения. В-третьих, при замыве оврага нельзя полностью исключить возможность обрушения склонов, особенно сложенных глинистыми грунтами.

Приближение зданий к бровке уположенного откоса или засыпанного оврага ограничивают безопасным расстоянием. Это расстояние назначают не менее 20 м от бровки уположенного до устойчивого состояния откоса. На засыпных — определяют аналогично, т. е. расстояние исчисляют от вероятной линии уположенного откоса, положение которой легко установить, зная требуемый угол а.

Когда овраг находится на резервной территории города и ее освоение намечают на далекую перспективу, практикуют частичную или полную засыпку строительным, а иногда и бытовым мусором. Размещение таких свалок возможно, если обеспечен санитарно-защитный разрыв от застройки не менее 500 м, а засыпка мусором допустима после согласования с органами санитарного надзора. Использование для градостроительных нужд оврагов, засыпанных мусором, возможно после полного его обезвреживания, по прошествии 10-20 лет, поэтому такой метод ликвидации оврагов нельзя считать перспективным.

Поверхностный сток в овраге организовывают, собирая ливневые воды системой лотков, расположенных на бермах или по дну, и отводя их в места сброса. На засыпанных участках оврага предварительно укладывают дождевой, а при необходимости и дренажный коллектор.

Для защиты от размыва лотки открытой системы укрепляют, а их поперечное сечение определяют с учетом пропуска расчетных расходов и создания неразмывающих скоростей.

В отдельных случаях по планировочным или техническим соображениям приходится сбрасывать в овраг поверхностные воды с прилегающей территории. Тогда по дну оврага проектируют комплекс специальных водопропускных устройств (рис. 52). В вершине оврага предусматривают быстротоки или ступенчатые перепады с водобойными колодцами. На этом участке защиту дна от размыва можно устраивать с помощью мощения камнем или облицовкой плитами по предварительно спланированной поверхности. Такое решение приемлемо на ранних стадиях развития оврага, когда «врезание» его дна в толщу грунтов только начинается.

Рис. 52. Устройства, предотвращающие овражную эрозию:

а, б, в — верхняя, средняя и устьевая часть оврага; 1 — застройка; 2 — водосточный коллектор; 3 — многоступенчатый перепад; 4 — бетонное крепление склона; 5 — запруда; 6 — водоотбойное мощение; 7 — травяной покров и кустарники у подошвы склона

На более пологих участках в средней части дна оврага проектируют запруды и водобойное крепление. Эти устройства являются малыми гидротехническими сооружениями, выполняющими противоэрозионную роль. Их параметры определяются соответствующими расчетами. Водосливные запруды, расположенные поперек потока, позволяют уменьшить скорость воды и уполаживают дно за счет аккумуляции наносов между искусственно созданными преградами.

Запруды представляют собой сооружения высотой 0,5-1,5 м. Это одно- и двухрядные фашинные или каменные стенки. Промежутки между ними заполняют мятой глиной, камнем или фашинами. В ответственных случаях используют и стены из шпунтового ряда свай.

Наиболее капитальные — бетонные и железобетонные запруды. Их делают монолитными или собирают из сборных деталей — железобетонных плит. Участки между запрудами заполняют утрамбованной глиной, камнем или фашинами.

Для защиты дна от размыва на участке за запрудами создают водобойные крепления, которые устраивают длиной не менее 2,5 м. Их выполняют из каменной наброски или бетонных плит. Если высота запруд невелика, то водобойные крепления могут быть облегченными, так как размывающая сила потока не столь велика, как при высоких запрудах. Здесь достаточно устроить хворостяную выстилку по слою утрамбованной глины, обжимаемой ивовыми кольями. Подошвы откосов также закрепляют; укладывают плиты или сажают кустарник.

В устьевой части дна оврага, там, где продольные уклоны по дну незначительны, для закрепления достаточно использовать посадку кустарников у подошвы склона и посев трав в зоне движения потока.

В пригородах на прилегающей к оврагу водосборной площади проводят лесомелиоративные работы в сочетании с устройством простейших гидротехнических сооружений. Все это включает посадку защитных лесополос и создание системы нагорных перехватывающих и водоотводящих канав. На обрабатываемых сельскохозяйственных землях в первую очередь проводят агротехнические и лесомелиоративные мероприятия. Если же они неэффективны, то дополнительно проектируют земляные гидротехнические сооружения.

К ним относят горизонтальные и наклонные валы-террасы, водозадерживающие и водоотводящие валы-канавы, распылители стока. Валы-террасы создают для сокращения скорости cтокa поверхностных вод и одновременного уменьшения уклонов на склонах. Террасы размещают поперёк движения воды вдоль горизонталей рельефа, обычно на обрабатываемых сельскохозяйственных угодьях с уклонами поверхности 3-80. Вдоль вала-террасы проектируют залуженный водосброс для излишней воды.

Рис. 53. Противоэрозионные гидротехнические сооружения:

1— водозадерживающий или водоотводящий вал; 2 — граница уполаживания склона; 3 — донный водовыпуск; 4 — водоотводящий вал; 5 — водосбросное сооружение; 6 — распылитель (земляной вал); 7 — лоток (выемка)

Для отвода дождевых вод проектируют водозадерживающие валы, которые располагают у вершины оврага (рис. 53, а) или несколько ниже. Многорядная система валов, размещенных выше вершины оврага, связана с потерей больших площадей. Очевидные преимущества с этой точки зрения имеет устройство одного вала по схеме б, задерживающего большие объемы стока.

Водозадерживающие валы особенно эффективны, когда имеются глубокие, сильно разветвленные овраги с крутыми откосами, а склоны водосборной площади равномерно, амфитеатром спускаются к оврагу. Тогда размещают дугообразные в плане валы, охватывающие вершину оврага. Такие валы трассируют по горизонталям, обеспечивая задержание всего стока, направляющегося к вершине, и исключая, таким образом, необходимость устройства дорогостоящих креплений вершины.

Следует иметь в виду, что водозадерживающие валы играют вспомогательную роль в регулировании стока на прилегающей территории, поэтому их проектируют в сочетании с противоэрозионными мероприятиями на откосах оврага.

Водоотводящие валы-канавы применяют для перехвата и отвода поверхностных вод от оврагов с большим числом ответвлений.

Рис. 54. Поперечные профили водозадерживающих и водоотводящих валов-канав: а — треугольный; б — трапециевидный;

1 — земляной вал; 2 — прудок-канава; 3 — расчетный уровень воды в прудке; 4 — уровень поверхности территории

Размещение их в плане определяется топографическими особенностями территории (рис. 36). Поперечное сечение водозадерживающих и водоотводящих валов-канав может быть двух вариантов (рис. 54). Параметры сечения определяют специальным расчетом для ливневого стока 10 %-ной обеспеченности. При этом отметку гребня проектируют обычно не менее, чем на 0,2 м выше расчетного уровня воды при расходах до 1 м3/с, если расходы стока находятся в пределах 1-10 м3, превышение делают не менее 0,4-0,5 м.

Опыт строительства и эксплуатации валов показал, что наиболее целесообразны широкие валы-ложбины с пологими откосами имеющие глубину Нп 0,5-0,6 м и ширину по дну 1,0-1,5 м. Такие земляные сооружения, расположенные обычно на сельскохозяйственных землях, не создают трудностей для прохождения механизмов и хорошо сохраняются при обработке полей.

Продольный уклон канав назначают по тем же принципам, что и открытой дождевой сети: скорость стекания воды вдоль вала должна быть менее критической размываемой и исключать заиление. Если канавы имеют большую протяженность, то их поперечное сечение, определяемое расчетом, делают переменным по длине. По мере увеличения водосборной площади поперечное сечение канавы увеличивают, и лишь при небольших расходах (до 1 м3/с) канавы могут иметь постоянные размеры поперечного сечения.

При пересечении канавами глубоких ложбин необходимо обеспечить безопасный сброс воды из образующихся в ложбине прудков, поэтому в таких случаях проектируют заужение дна канав, а в тело земляного вала закладывают дренажную призму.

Распылители стока представляют собой простейшее земляное сооружение (валик) с параллельно расположенным лотком, перегораживающее ложбину под углом 45° (рис. 54, г). Такие сооружения позволяют рассредоточить водный поток и ослабить его разрушительную (размывающую) силу.

При проектировании распылителей определяют длину валиков и выемок, их размещение на местности и конструктивные элементы. Специальных расчетов при этом не требуется, так как параметры зависят от ширины и глубины естественной ложбины или других препятствий, вызывающих концентрирование стока.

Рассмотренные выше водоотводящие сооружения проектируют комплексно. Они в сочетании с другими мероприятиями составляют общую систему регулирования поверхностного стока на прилегающей территории.

Рис. 55. Размещение лесопосадок в сочетании с водоотводящими валами-канавами

Так, защитные лесопосадки, размещенные поперек стока, способны повлиять на его регулирование и задержать эрозионные процессы. Правда, как единственное противоэрозионное мероприятие, они чаще всего неэффективны, но в сочетании с валами-канавами и другими водоотводящими сооружениями дают соответствующий эффект (рис. 55). Ширину приовражных лесополос определяют, учитывая противоэрозионный эффект леса и условия рационального использования приовражной территории.

В состав элементов водоотводящих систем входят устраиваемые в оврагах головные, донные и русловые противоэрозионные сооружения, аналогичные применяемым в городе. Однако их конструкции выполняют из менее дорогостоящих материалов. Например, быстротоки устраивают из хвороста или фашин, реже — камня, а запруды делают из простейших конструкций.

К закреплению склонов оврага на пригодных территориях прибегают в тех случаях, когда необходимо в короткий срок предотвратить его разрушение. Тогда предварительно путем срезки верхней части и перемещением грунта в нижнюю планируют устойчивый откос. Для закрепления склонов используют многолетние травы, дерн, плетни и камень, в некоторых случаях даже хворост.

Террасирование склонов оврага на природных территориях экономически целесообразно в случае использования террас под лесные и плодовые насаждения, что высвобождает площади равнинных земель под посев других сельскохозяйственных культур.

Page 11

Для инженерной защиты зданий и сооружений от карста применяют следующие противокарстовые мероприятия или их сочетания:

- планировочные;

- водозащитные и противофильтрационные;

- геотехнические (укрепление оснований);

- конструктивные;

- технологические;

- эксплуатационные.

Противокарстовые мероприятия должны:

- предотвращать активизацию, а при необходимости и снижать активность карстовых и карстово-суффозионных процессов;

- исключать или уменьшать в необходимой степени карстовые и карстово-суффозионные деформации грунтовых толщ;

- предотвращать повышенную фильтрацию и прорывы воды из карстовых полостей в подземные помещения и горные выработки;

- обеспечивать возможность нормальной эксплуатации территорий, зданий, сооружений, подземных помещений и горных выработок при допущенных карстовых проявлениях.

Планировочные противокарстовые мероприятия должны обеспечивать рациональное использование закарстованных территорий.

В состав планировочных противокарстовых мероприятий входят:

- Специальная компоновка функциональных зон, трассировка магистральных улиц и сетей при разработке планировочной структуры с максимально возможным обходом карстоопасных участков и размещением на них зеленых насаждений;

- Разработка инженерной защиты территорий от техногенного влияния строительства на развитие карста;

- Расположение зданий и сооружений на менее опасных участках, как правило, за пределами участков I-II категорий устойчивости относительно интенсивности карстовых провалов , а также за пределами участков с меньшей интенсивностью (частотой) образования провалов, но со средними их диаметрами больше 20 м .

Водозащитные и противофильтрационные противокарстовые мероприятия обеспечивают предотвращение опасной активизации карста и провальных явлений под влиянием техногенных изменений гидрогеологических условий в период строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Основным принципом проектирования водозащитных мероприятий на закарстованных территориях является максимальное сокращение инфильтрации поверхностных, промышленных и хозяйственно-бытовых вод в грунт.

К водозащитным мероприятиям относятся:

- тщательная вертикальная планировка земной поверхности и устройство надежной ливневой канализации с отводом вод за пределы застраиваемых участков;

- мероприятия по борьбе с утечками промышленных и хозяйственно-бытовых вод, в особенности агрессивных;

- недопущение скопления поверхностных вод в котлованах и на площадках в период строительства, строгий контроль за качеством работ по гидроизоляции, укладке водонесущих коммуникаций и продуктопроводов, засыпке пазух котлованов.

При проектировании водохранилищ, водоемов, каналов, шламохранилищ, систем водоснабжения и канализации, дренажей, водоотлива из котлованов, горных выработок и др. должны учитываться гидрологические и гидрогеологические особенности карста. При необходимости применяют противофильтрационные завесы и экраны, регулирование режима работы гидротехнических сооружений и установок и т.д.

К геотехническим мероприятиям относятся:

- тампонирование карстовых полостей и трещин, обнаруженных на земной поверхности, в котлованах и горных выработках (шурфах, штольнях и т.д.);

- закрепление закарстованных пород и (или) вышезалегающих грунтов инъекцией цементационных растворов или другими способами;

- опирание фундаментов на надежные незакарстованные или закрепленные грунты.

С целью опирания на надежные грунты применяют:увеличение глубины заложения фундаментов, забивные, бурозабивные или буронабивные сваи, другие фундаменты глубокого заложения, замену ненадежных грунтов и другие мероприятия.

Технологические противокарстовые мероприятия включают: повышение надежности технологического оборудования и коммуникаций, их дублирование, контроль за давлением в коммуникациях и утечками из них, обеспечение возможности своевременного отключения аварийных участков и т.д.

В состав эксплуатационных противокарстовых мероприятий (мониторинга) входят:

- постоянный геодезический контроль за оседанием земной поверхности и деформации зданий и сооружений;

- наблюдения за проявлениями карста, состоянием грунтов, уровнем и химическим составом подземных вод;

- переодическое строительное обследование состояния зданий, сооружений и их конструктивных элементов;

- система автоматической сигнализации на случай появления недопустимых карстовых деформацией;

Page 12

Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений для различных линейных сооружений и коммуникаций (трубопроводов, ЛЭП, дорог, аэродромов, линий связи).

Противопучинные мероприятия применяют в случае, если устойчивость сооружения, рассчитываемая на действие сил пучения, не компенсируется нагрузкой от сооружения, а также при необходимости уменьшения пучения или полном его устранении.

При промерзании грунта пучение частично компенсируется усадкой грунта немерзлой зоны, а при оттаивании грунта происходит опускание поверхности за счет осадки грунта.

Морозное пучение грунтов проявляется в следующих случаях:

- сезонное и многолетнее пучение грунтов основания на контакте с инженерными сооружениями, обычно с их фундаментами, приводящие к возникновению нормальных и касательных сил пучения, определяющих деформации сооружений;

- пучины на дорогах, естественных грунтов оснований и искусственных грунтов дорожного полотна, проявляющиеся в виде сезонных бугров различной формы и размеров.

Требования к мероприятиям для защиты от морозного пучения грунтов.Данные мероприятия подразделяют на следующие виды:

- инженерно-мелиоративные (тепломелиорация и гидромелиорация);

- конструктивные;

- физико-химические (засоление, гидрофобизация грунтов и др.);

- комбинированные.

Тепломелиоративные мероприятия заключаются в теплоизоляции фундамента; прокладка вблизи фундамента по наружному периметру подземных коммуникаций, выделяющих в грунт тепло.

Гидромелиоративные мероприятия сводятся к понижению уровня грунтовых вод, осушению грунтов в пределах сезонно-мерзлого слоя и предохранению грунтов от насыщения поверхности атмосферными и производственными водами. Применяют открытые и закрытые дренажные системы (лотки, канавы, трубы).

Конструктивные противопучинные мероприятия предусматривают:

- для снижения усилий, выпучивающих фундамент;

- для заанкерирования фундаментов в талых и мерзлых грунтах, залегающих глубже сезонно-промерзающего слоя;

- для приспособления фундаментов и наземной части сооружения к неравномерным деформациям пучинистых грунтов.

Для снижения касательных сил пучения следует:

- проектировать сооружения на столбчатых и свайных фундаментах;

- уменьшать число отдельно стоящих опор фундаментов с целью увеличения нагрузки на каждую опору;

- уменьшать сечение столбчатых фундаментов и свай в пределах промерзающего слоя;

- устраивать у железобетонных фундаментов наклонные боковые грани (10 – 20), обеспечивающие увеличение сопротивления фундамента действию касательных сил пучения.

Для приспособления конструкций фундаментов и наземной части зданий к неравномерным деформациям пучинистых грунтов следует применять:

- устройство в каменных стенах и фундаментах железобетонных поясов;

- устройство осадочных швов в сооружениях;

- устройство под зданием (сооружением) сплошных подсыпок из непучинистых грунтов (песок, гравий, щебень).

Физико-химические противопучинные мероприятия сводятся к специальной обработке грунта вяжущими и стабилизирующими веществами.

При необходимости в проекте следует предусматривать проведение наблюдений (мониторинга) для обеспечения надежности и эффективности применяемых противопучинных мероприятий. Наблюдения должны проводиться за влажностью грунта, режимом промерзания грунта, пучением и деформацией сооружений в предзимний и в конце зимнего периода.

Контрольные вопросы по 3-му разделу

1. Мероприятия по защите территории от подтопления.

2. Мероприятия по защите территории от затопления.

3. Противооползневые и противообвальные мероприятия по защите территории

4. Инженерные мероприятия по борьбе с оврагами

5. Противокарстовые мероприятия

Рекомендации по устройству инженерных сооружений

Подпорные стены

В условиях строительства гражданских зданий подпорные стены назначаются для ограждения террас, уступов планировки и ограждения котлованов на время производства работ.

Подпорные стены, в том числе служащие ограждениями котлованов, в зависимости от их конструкции классифицируют на:

- гравитационные, устойчивость которых обеспечивается собственным весом конструкций и грунта засыпки. К гравитационным относятся массивные, уголковые и ячеистые подпорные стены;

-гибкие, устойчивость которых обеспечивается заделкой в грунтовом массиве, анкерными и распорными конструкциями. К гибким относятся «стены в грунте», шпунтовые ограждения котлованов и ограждения из свай и профильных прокатных элементов;

- комбинированные, представляющие собой сочетание первого и второго вида.

Конструктивные схемы подпорных стен должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость в целом, а также отдельных его элементов на всех стадиях возведения и эксплуатации.

При проектировании подпорных стен следует учитывать:

- технологические особенности возведения и последовательность строительных операций;

- возможность использования анкерных или распорных конструкций;

- изменения физико-механических характеристик грунтов, связанные с процессами бурения, забивки и другими технологическими воздействиями;

- необходимость обеспечения требуемой водонепроницаемости конструкций;

- необходимость передачи на конструкцию вертикальных нагрузок;

- возможность применения конструктивных решений и мероприятий по снижению давлений на подпорные стены (разгружающих элементов, геотекстиля, армогрунта и пр.).

Рис. 56. Подпорная стенка со слезником:

1 - песчаная засыпка; 2 - глинистый грунт

Рис. 57. Схемы устройства подпорных стен:

а – из монолитного железобетона; б - из сборных (бетонных) блоков; 1 - песчаная или щебеночная подушка; 2 - подпорная стена; 3 - строительный наклон; 4 - засыпка песком; 5 - гидроизоляция;

6 - дренаж; 7 - дренажные отверстия; 8 - естественный грунт

Подпорные стены проектируются массивные, тонкие и заделанные в основание или уголковые (рис 56, 57). С целью лучшего использования материала сечения массивных и уголковых стен следует назначать сужающимися кверху или уступчатыми.

Подпорные стены ограждения котлованов на время производства работы рекомендуется делать, как правило, из металлического шпунта с последующим извлечением. Ограждение котлованов, оставляемое в грунте, можно делать их железобетонных шпунтовых свай (шпунта) или выполнять способом «стена в грунте».

При небольшой глубине котлованов ограждение может быть назначено из деревянного шпунта.

Подпорные стены, ограждающие подвалы зданий, являющиеся часть фундаментов, рекомендуется делать из сборных бетонных блоков или панелей с облицовкой в пределах цоколя.

Подпорные стены, ограждающие стилобаты, террасы и уступы планировки, целесообразно предусматривать из монолитного бетона или железобетона или сборными из бетонных стеновых блоков (фундаментных). Сборные стены из бетонных блоков могут иметь армирование в швах, в зависимости от расчетной схемы.

Подпорные стены, имеющие архитектурное оформление в виде облицовки естественными или искусственными плитами, рекомендуется делать из монолитного железобетона.

Расчет подпорных стен производится по первой и второй группам предельных состояний.

Расчеты подпорных стен и их оснований по первой группе предельных состояний должны включать проверку:

- устойчивости положения стены против сдвига, опрокидывания и поворота;

- устойчивости, несущей способности и прочности основания;

- прочности элементов конструкций и узлов соединения;

- несущей способности анкерных элементов по материалу и грунту;

- прочности и устойчивости распорных элементов;

- фильтрационной устойчивости основания.

В проекте следует назначать строительный наклон стены обычно в сторону засыпки, который по верху стены должен быть не менее 20 мм.

Конструкция подпорных стен.Температурные швы в подпорных стенах назначаются в зависимости от конфигурации в плане, но не реже, чем через 40 м.

Все вертикальные швы кладки подпорных стен из бетонных блоков должны быть тщательно заполнены раствором. Со стороны гидроизоляции швы необходимо затирать цементным раствором, углы уступов и в поворотах стены закруглять; при оклеечной изоляции радиус закругления должен быть не менее 100 мм, при обмазочной – 50 мм.

Облицовка поверхностей плитами из естественного камня или керамики по фасаду должна иметь горизонтальные и вертикальные швы толщиной не более 10 мм с полным заполнением раствором швов и пространства между плитами и конструкцией стены, которое должно быть более 10 мм.

Для подземных сооружений, возводимых способом «стена в грунте», инженерно-геологическое строение и гидрогеологические условия площадки должны быть изучены на глубину не менее чем на 10 м ниже подошвы стены.

Проектом должны быть предусмотрены работы по очистке дна траншей от шлама разрабатываемого грунта и раствора глины, а также возможных вывалов грунта. В случае необходимости (траншейные фундаменты и др.) проектом должно быть предусмотрено уплотнение грунта основания втрамбовыванием щебня или бетонной смеси класса В10.

При расчете стен подземных помещений и фундаментов, устраиваемых способом «стена в грунте», учитываются нагрузки и воздействия, возникающие в условиях строительства и эксплуатации возводимых сооружений, а также от сооружений, расположенных вблизи от них.

В процессе проектирования «стен в грунте», кроме расчета по несущей способности и деформациям, должны производиться: подбор состава глинистого раствора в соответствии с требованиями «Руководства по расчету «стен в грунте», определение допустимой длины одновременно отрываемого участка (захватки) траншей и устойчивости ее стен.

Длина захватки траншей назначается из условий устойчивости массива грунта, прилегающего к траншее, от нагрузок, расположенных на поверхности грунта, и фундаментов соседних сооружений расположенных в пределах призмы обрушения.

Устойчивость стен траншей в случае необходимости может быть обеспечена за счет повышения плотности глинистого раствора, разница уровней раствора и подземных вод, а также за счет уменьшения длины захватки.

4.2. Конструкция «стен в грунте».«Стены в грунте» могут проектироваться различного очертания в плане из монолитного или сборного железобетона, а также сборно-монолитные. Выбор типа производится на основании технико-экономического сопостовления вариантов.

Траншею при устройстве «стен в грунте» необходимо разбивать на отдельные захватки, отрываемые и бетонируемые с разрывами через одну. Рекомендуется назначать длину захватки 3-6 м.

Если грунт не меняет свои свойства при динамике, при устройстве «стены в грунте» вблизи существующих зданий или сооружений ее следует делать в виде секущихся свай. Разбуренные под глинистым раствором скважины должны немедленно заполняться бетонной смесью.

В качестве ограничителей захваток, в зависимости от конструкций стыка, рекомендуется принимать инвентарные стальные трубы, опускаемые в траншею на границе захватки и извлекаемые после укладки бетона или разграничительные железобетонные элементы, входящие впоследствии в состав стены.

Арматурный каркас должен иметь размеры: длину на 20-30 см меньше глубины траншей, толщину на 10-15 см меньше ширины траншей и ширину на 10 см меньше длины захватки между ограничителями. В каркасе должны быть предусмотрены проемы для установки бетонолитной трубы.

На чертежах конструкций, выполняемых способом «стена в грунте», кроме общих примечаний и указаний, должны быть приведены размеры захваток, плотность глинистого раствора, сроки заполнения захваток бетоном и другие требования, обеспечивающие прочность и жесткость сооружения.

Приемка готовых подземных частей сооружений и фундаментов, выполненных способом «стена в грунте», должны производиться с проверкой соответствия их показателей по прочности, устойчивости, сплошности и водонепроницаемости, предусмотренных в проекте.

Работы по устройству «стен в грунте» производятся с соблюдением на различных этапах строительства следующих требований:

- при устройстве форшахты расстояние между внутренними ее гранями должно быть больше ширины рабочего органа траншеекопателя на 100 мм;

- глубина траншеи проверяется по всей длине захватки и должна разрабатываться глубже проектной отметки на 200-250 мм;

- текущий контроль качества глинистого раствора производится не реже одного раза в смену с отбором проб раствора из траншеи;

- перед монтажом сборные железобетонные панели должны тщательно осматриваться и проверяться на их соответствие проекту.

Результаты каждой операции по контролю качества должны отражаться в соответствующих документах.

Грунтовые анкеры

Грунтовые анкеры – устройства для передачи растягивающих усилий на глубокие слои грунта. Анкеры применяются для закрепления: подпорных стен, шпунтовых ограждений и других целей.

Заделку анкеров не допускается осуществлять в торфах, илах, текучих и текучепластичных пылевато-глинистых грунтах.

Анкер состоит из заделки (корня), передающей усилие от закрепляемой конструкции на грунт, тяги – соединяющей закрепляемую конструкцию с заделкой и стопорного устройства (оголовка), закрепляющего анкер на конструкции (рис. 58).

Рис. 58. Схемы анкеров:

а – с разбуренным уширением; б - с инъекционным уширением

Анкеры подразделяются: по направлению тяги – наклонные и вертикальные; по способу образования скважин – буровые с проходкой скважин с обсадными трубами, под глинистым раствором, шнеком и с погружением обсадной трубы забивкой или вдавливанием; по способу устройства – инъекционные (скважина в зоне заделки заполняется цементным раствором под давлением), с разбуренным уширением и цилиндрические (скважина заполняется цементным раствором без избыточного давления); по материалу анкерных тяг – из стержневой и тросовой арматуры; по сроку службы – временные (до 2 лет) и постоянные.

Подпорные стены и ограждения котлованов могут быть закреплены одним или несколькими ярусами анкеров. Число ярусов, шаг, угол наклона, конструкция и размеры анкеров должны определяться расчетом в зависимости от высоты и конструкции закрепляемой стенки, грунтовых условий и несущей способности анкеров.

Тип анкера должен назначаться исходя из расчетной выдергивающей нагрузки, вида грунтов, условий производства работ, обеспеченности строительной организации необходимыми материалами и оборудованием, на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

Наклон анкеров назначается в зависимости от залегания слоя грунта, пригодного для размещения заделки анкера.

Расчет анкеров выполняется по первому предельному состоянию, исходя из заданной величины расчетной выдергивающей нагрузки, определяемой расчетом конструкции, удерживаемой от смещения анкерами.

Производится проверка несущей способности анкера по грунту, по прочности его узлов и стопорного устройства, закрепляющего тягу на конструкции. Установление несущей способности анкеров для стадии рабочей документации должно производиться по результатам испытаний их статистической нагрузкой.

Грунтовые анкеры, используемые для крепления подпорных стен и ограждений котлованов, подразделяют на временные (со сроком работы до двух лет) и постоянные.

Проектирование анкеров должно основываться на результатах статических расчетов системы «стена – грунтовый массив», в которых должна быть определена осевая нагрузка на анкеры с учетом требуемого числа ярусов анкеров, их расположения, углов наклона анкеров к горизонту и углов отклонения анкеров от нормали к стене.

При проектировании анкеров определяют: число анкеров в ярусе и их шаг; свободную длину анкерных тяг, обеспечивающую размещение заделки анкеров за пределами границы призмы обрушения; предварительную длину заделки анкеров, требуемую для восприятия проектных усилий; места для устройства опытных анкеров; число контрольных испытаний анкеров и порядок их выполнения. Уточняют усилия, на которые должны быть напряжены анкеры, после проведения контрольных и приемочных испытаний.

Контрольные вопросы по 4-му разделу

1. Назовите основные рекомендации по устройству подпорных стен.

2. Назовите основные рекомендации по устройству «стены в грунте».

3. Назовите основные рекомендации по устройству грунтовых анкеров. Заключение

При осуществлении инженерной защиты необходимо руководствоваться соответствующими законодательными и нормативными актами Российской Федерации и субъектов Российской Федерации.

Необходимость инженерной защиты определяется в соответствии с положениями Градостроительного кодекса Российской Федерации в части градостроительного планирования развития территории субъектов Российской Федерации, городов и сельских поселений:

- для вновь застраиваемых и реконструируемых территорий – в проекте генерального плана с учетом вариантности планировочных и технических решений;

- для застроенных территорий в проектах строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений с учетом существующих планировочных решений и требований заказчика.

Проектирование инженерной защиты следует выполнять на основе:

- результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-гидрологических, инженерно-гидрометеорологических и инженерно-экологических изысканий для строительства;

- планировочных решений и вариантной проработки решений, принятых в схемах (проекта) инженерной защиты;

- данных, характеризующих особенности использования территорий, зданий и сооружений как существующих.

При проектировании инженерной защиты следует обеспечивать (предусматривать):

- предотвращение, устранение или снижение до допустимого уровня отрицательного воздействия на защищаемые территории, здания и сооружения действующих и связанных с ними возможных опасных процессов;

- наиболее полное использование местных строительных материалов и природных ресурсов;

- производство работ способами, не приводящими к появлению новых и (или) интенсификации действующих геологических процессов;

- сохранение заповедных зон, ландшафтов, исторических объектов и памятников и т.д.;

- надлежащее архитектурное оформление сооружений инженерной защиты;

- сочетание с мероприятиями по охране окружающей среды;

Мероприятия по инженерной защите и охране окружающей среды следует проектировать комплексно, с учетом прогноза ее изменения в связи с постройкой сооружений инженерной защиты и освоения территории. При этом мероприятия инженерной защиты от разных видов опасных процессов должны быть увязаны между собой.

Инженерную защиту застроенных или застраиваемых территорий от одного или нескольких опасных геологических процессов следует осуществлять независимо от формы собственности и принадлежности защищаемых территорий и объектов, при необходимости предусматривать образование единой территориальной системы (комплекса) мероприятий и сооружений.

Выбор мероприятий и сооружений следует производить с учетом видов возможных деформаций и воздействий, уровня ответственности и стоимости защищаемых территорий, зданий и сооружений, их конструктивных и эксплуатационных особенностей.

В случае, когда сооружения и мероприятия инженерной защиты могут оказать отрицательное влияние на эти территории (заболачивание, разрушение берегов, образование и активизация оползней и др.), в проекте должны быть предусмотрены соответствующие компенсационно-восстановительные мероприятия.

В необходимых случаях в проекте следует предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры и устройство наблюдательных скважин, постов, геодезических реперов, марок и т.д. для наблюдения в период строительства и эксплуатации за развитием опасных процессов и работой сооружений инженерной защиты.

Уровень ответственности (класс) сооружений инженерной защиты следует назначать в соответствии с уровнем ответственности или классом защищаемых объектов.

Экономический эффект варианта инженерной защиты определяют размером предотвращенного ущерба территории или сооружению от воздействия опасных процессов за вычетом затрат на осуществление защиты.

Все проекты инженерной защиты должны содержать оценку возможных последствий техногенных воздействий на окружающую природную среду, основывающуюся на прогнозах динамики природных процессов: геодинамических, гидрологических, гидрохимических, геотермических, биологических, возникающих в результате воздействия затопления и подтопления, а также прогнозов изменений паразитологической ситуации.

При устройстве защитных сооружений допускается применять в качестве строительных материалов грунты и отходы производства, не загрязняющие окружающую природную среду.

В проектах строительства объектов инженерной защиты необходимо предусматривать централизованное водоснабжение и канализацию защищаемых населенных пунктов с учетом существующих гигиенических требований.

Содержание

Введение ……………………………………………………….…………..…3

1. Особенности проектирования и реализации инженерной подготовки территорий ………………………………………………………..…………………4

1.1. Общие вопросы…………………………………………...………..…..4

1.2. Учет основных факторов, влияющих на проектирование и реализацию мероприятий по инженерной подготовке…………………...4

1.3. Особые условия инженерной подготовки территорий……….…....17

1.4. Решение вопросов инженерной подготовки территорий на разных стадиях градостроительного проектирования …………………………….......…26

Контрольные вопросы по 1-му разделу……………………………………40

2. Вертикальная планировка территорий и организация стока поверхностных вод…………………………………………………..……………..41

2.1. Вертикальная планировка территорий…………………….……….….41

2.2. Методы и стадии проектирования………………………..……..……. 47

2.3. Инженерные сети на улицах города ………….……………………….55

2.4. Организация стока поверхностных вод ……………………………….57

2.4.1. Открытая дождевая сеть………………………………………...……60

2.4.2. Закрытая дождевая сеть………………………………………………63

Контрольные вопросы по 2-му разделу…………………...……………. 78

3. Инженерная защита территорий………………………………..………78

3.1. Факторы подтопления… ……………………………………………..78

3.2.Защита территорий и зданий от подтопления …… ………………….80

3.2.1. Состав мероприятий по защите от подтопления……………………82

3.2.2. Назначение дренажей…………………………………………………84

3.2.3. Типы дренажей……………………………………………………..…87

3.3.Защита территорий от затопления …………………………….……..100

3.3.1. Методы защиты территорий от затопления…………………….…101

3.3.2. Обваловывание территорий…………………………………………102

3.3.3. Укрепление берегов………………………………………...……….110

3.3.4. Искусственное повышение поверхности территории……………..113

3.3.5. Выбор мероприятий по инженерной защите от затопления….….121

3.4.Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов………………………...................................................127

3.4.1. Характеристики процессов………………………………………….127

3.4.2. Инженерная подготовка оползневых территорий………… …….145

3.4.3. Противооползневые и противообвальные сооружения и мероприятия……………………………………………………………………….164

3.5. Инженерные мероприятия по борьбе с оврагами …………..………169

3.6. Противокарстовые мероприятия……………………………………...188

3.7. Мероприятия для зашиты от морозного пучения грунтов………....190

Контрольные вопросы по 3-му разделу……………………………...…...191

4. Рекомендации по устройству инженерных сооружений……………..192

4.1 Подпорные стены………………………………………………………192

4.2. Конструкция «стена в грунте»………………………………………..196

4.3. Грунтовые анкеры…………………………………………..…….…...197

Контрольные вопросы по 4-му разделу……………………………...…...198

Заключение ……………………….…………………………………..……199

Литература………………………………………………………...………. 204

Проверить страницы

Литература

Page 13

Первый тип — асеквентные, которые развиваются обычно в однородных связных грунтах и имеют криволинейную цилиндрическую поверхность скольжения, положение которой зависит от величины сил трения и сцепления. Классический оползень с правильной круглоцилиндрической поверхностью смещения сравнительно редок, поскольку естественные склоны, как правило, неоднородны, чаще всего они имеют сложное строение. Оползни описываемого типа характерны для искусственных склонов, например в дамбах или дорожных насыпях. Движение оползня может быть прогрессирующим, т. е. первоначально сдвиг может произойти не сразу по всей поверхности смещения, а развиваться постепенно, начиная с участка локального разрушения. Если поверхность смещения у нижней границы оползня наклонена в глубь массива, то смещение оползня может остановиться, так как момент сдвигающей силы во время движения уменьшается.

Второй тип — консеквентные оползни, для которых характерно смещение по поверхности напластования, падающей вниз по склону. Поверхность смещения при этом плоская или слабоволнистая, а ее положение предопределено строением склона. Движение этого типа оползней определяется наличием структурно ослабленных поверхностей, таких, как тектонические разрывы, трещины, напластования, и изменениями в сопротивлении сдвигу различных осадочных пород или на контакте прочных коренных и рыхлых пород. В отличие от предыдущего типа консеквентный оползень может неограниченно развиваться, если поверхность его смещения достаточно крутая и более или менее постоянная сдвигающая сила превышает сопротивление сдвигу.

К третьему типу относят инсеквентные оползни, которые секут поверхность напластования и простираются глубоко в склон. Здесь поверхность смещения, как правило, имеет сложное криволинейное очертание, ее положение определяется характером грунтов, слагающих толщу, и особенностями напластования пород.

Образуются оползни в различных породах в результате их нарушения равновесия или ослабления прочности. Вызываются как естественными, так и антропогенными причинами. Естественные: увеличение крутизны склонов, подмыв их основания морскими и речными водами, сейсмические толчки. Искусственные: разрушение склонов дорожными выемками, вырубкой леса, неразумное ведение сельского хозяйства на склонах. Согласно международной статистике, до 80 % современных оползней связано с деятельностью человека.

Классификация оползней

Классифицируются оползни: по масштабам явления, скорости движения и активности, механизму процесса, мощности и месту образования.

По масштабам: крупные, средние, мелкомасштабные.

Крупные вызываются, как правило, естественными причинами и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина достигает 10-20 и более метров. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность.

Средние и мелкомасштабные имеют меньшие размеры и характерны для естественных факторов образования.

Масштаб часто характеризуется вовлеченной в процесс площадью: грандиозные – 400 га и более, очень крупные – 200-400 га, крупные – 100-1200 га, средние 50-100 га, мелкие – 5-50 га и очень мелкие – до 5 га.

По глубине захвата склона выделяют мелкие (поверхностные) оползни и глубокие. Поверхность скольжения мелких оползней располагается в зоне сезонных колебаний влажности и температуры, а глубоких проходит в основном ниже этой зоны.

По скорости движения: скорость движения оползней может быть очень разная.

Характеристика движения Скорость

Крайне быстрое ................................... 3 м/с

Очень быстрое .................................... 0,3 м/мин

Быстрое ............................................... 1,5 м/сут

Умеренное ........................................... 1,5 м/мес

Медленное ........................................... 1,5 м/год

Очень медленное ................................. 0,06 м/год

Крайне медленное ............................... менее 0,06 м/год

С точки зрения проведения защитных мероприятий скорость движения оползней является важнейшей их особенностью.

По скорости оползни подразделяют на два типа, принципиально отличающихся друг от друга: постепенно или мгновенно оползающие. Скорость движения постепенно оползающих может быть от быстрой до крайне медленной; в этом случае еще до крупной подвижки можно заметить изменение рельефа и перекос сооружений и принять предупредительные меры.

Второй тип характеризуется мгновенным перемещением тела оползня с очень и крайне быстрой скоростью. Защита от таких оползней сложна и здесь большое значение имеет заблаговременный прогноз потенциально возможных смещений.

По активности. В зависимости от активности оползневого процесса выделяют действующие и недействующие оползни.

Действующие оползни имеют свежие и ярко выраженные, несглаженные эрозией формы поверхности. Деревья на склонах, затронутые такими оползнями, отклоняются от их первоначального положения («пьяный лес»).

Недействующие затухшие оползни обычно покрыты растительностью и нарушены процессами эрозии так, что следы последнего движения трудноразличимы. Но движение может возобновиться, если факторы, приводящие к возникновению оползня, продолжают существовать.

По механизму процессаподразделяются: на оползни сдвига, выдавливания, вязкопластические, гидродинамического выноса, внезапною разжижения. Часто имеют признаки комбинированного механизма.

По мощности процесса оползни делят на:

малые – обвал рыхлой массы до 10 тыс. м3;

средние – обвал грунта 100 тыс. м3;

крупные – обвал рыхлых масс 1000 м3;

крупнейшие – обвал более 1 тыс. м.3.

По месту образования они подразделяются на горные, подводные и искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород).

Следует иметь в виду, что огромное многообразие оползневых явлений обусловливает многочисленность их классификаций, поэтому выше приведены лишь те, которые в значительной мере оказывают влияние на выбор и обоснование основных инженерных мероприятий по стабилизации оползневых склонов. Вместе с тем в зависимости от региональных условий каждый тип оползня данного района обладает специфическими особенностями, которые необходимо принимать во внимание при проектировании.

Причины оползней

Природные Антропогенные
- крутизна склона, превышающая угол естественного откоса; - землетрясения; - переувлажнение склонов, подмыв - выветривание твердых пород; - наличие в толще грунта глин, песков, льда; - пересечение пород трещинами; - чередование глинистых и песчано-гравийных пород. - вырубка лесов, кустарников на склонах; - взрывные работы; - распахивание склонов; - чрезмерный полив садов на склонах; - разрушение склонов котлованами, траншеями; - заваливание мест выхода подземных вод; - строительство жилья на склонах.

Лавины

Cнежные лавины – это разновидность оползней Силы сцепления снега переходят определенную границу, и гравитация вызывает смещение снежных масс по склону. Снежный покров, лежащий на склоне гор, находится в состоянии неустойчивого равновесия. Силы сцепления внутри снежной толщи и на границе с земной поверхностью противодействуют силе тяжести, стремящейся сбросить снег к подножию склона. Свойства самой снежной толщи при этом непрерывно меняются как из-за смены метеорологической обстановки, так и под воздействием процессов, идущих внутри толщи снега. Новые снегопады и метели увеличивают вес снежных масс, резкие перепады температуры воздуха меняют величину напряжения пластов твердого снега, оттепели порождают интенсивное таяние, дожди ослабляют связи между частицами льда в снегу. Оседание и уплотнение снега увеличивают устойчивость снежного покрова на склоне, в то время как миграция водяных паров приводит к формированию горизонтов разрыхления.

Пришедшие в движение массы снега скользят по поверхности склона или низвергаются, проходя часть пути в свободном падении. Падение лавин сопровождается в зависимости от состояния снега оглушительным шумом и скрежетом. В отличие от обвалов скальных пород снежные обвалы обычно в процессе движения значительно увеличиваются за счет захвата новых слоев снега, лежащих ниже по склону. Скорость лавин может достигать 80—100 м/с, объем отложившихся масс снега одной лавины — 2—6 млн. м3.

Причины снежных лавин

Природные Антропогенные
- скопление различных модификаций снега, толщиной слоя 30-70 см; - сильные и продолжительные метели, снегопады; - крутые склоны (от 15° до 50°) длиной более 500м; - отсутствие лесного массива на склонах; - внезапные оттепели; - сдувание ветром снега с подветренного слоя и перенос его на гребень, образование карниза над наветренным склоном; - вырубка леса и кустарников на склонах; - нарушение травяного покрова нерегулярным выпасом скота; - взрывные работы; - использование сильных источников звука; - громкий крик.

Существует несколько классификаций лавин, в основу которых положены разные признаки: тип снега (рыхлый или плотный), содержание в снегу воды, характер движения, поверхность скольжения, морфология пути.

Однако общая классификация лавин должна отражать наиболее существенные их признаки и служить практическим целям организации защиты от лавин. Этим требованиям в наибольшей степени отвечают два подхода к подразделению лавин на главные типы. Первый генетический — исходит из учета причин схода лавин, о которых говорилось выше; ценность его состоит в возможности разработки прогноза наступления лавинной опасности. В основе второго подхода лежат учет рельефа снегосборного бассейна и пути движения лавины. Этот принцип подразделения лавинных аппаратов позволяет рассчитывать объемы и дальности выброса лавин, т. е. необходим при картировании лавиноопасных территорий. В данном пособии мы рассмотрим первый подход к классификации лавин.

Генетическая классификация лавин, наиболее полно разработанная советским исследователем В. Н. Аккуратовым, включает следующие классы и типы лавин.

I. Класс сухих (холодных) лавин.

Состоят такие лавины обычно из сухого снега; сходят преимущественно зимой; пути схода строго не ограничены — могут сходить по ровному склону и частично по воздуху. Они имеют максимальную скорость, могут образовать воздушную волну. К классу сухих относятся следующие типы лавин:

1. Лавины из свежевыпавшего снега. Такие лавины возникают из-за перегрузки склонов при продолжительных снегопадах. Для схода лавин достаточно 0,3—0,5 м свежего снега. В многоснежных районах умеренного климата этот тип лавин является основным.

2. Лавины из метелевого снега. Причина их возникновения — большая скорость роста составляющей силы тяжести на склоне. Это наиболее характерный тип лавин для районов с умеренно холодным климатом и бурным ветровым режимом.

3. Лавины, связанные с перекристаллизацией снега и образованием слоев глубинной изморози (силы сцепления в которых ослаблены). Обычно редкие, но мощные лавины.

4. Лавины температурного сокращения снежного покрова. Эти лавины возникают в результате резкого понижения температуры воздуха. Также редкий тип лавин.

II. Класс мокрых (теплых) лавин.

Формируются такие лавины из влажного или из мокрого снега; сходят они преимущественно весной; пути схода обычно постоянны; движение осуществляется по нижним горизонтам снега или по грунту; скорость движения меньше, чем у сухих лавин; воздействие связано главным образом с давлением тяжелых (пропитанных водой) масс снега.

1. Лавины, возникающие в результате радиационных оттепелей. Это маломощные лавины южных (солнечных) склонов.

2. Лавины, связанные с оттепелями и весенним снеготаянием, обычно состоят из влажного, реже мокрого снега. Поверхностью скольжения служит обычно поверхность раздела слоев снега, т.е. лавины относятся к категории пластовых.

3. Грунтовые лавины формируются весной из мокрого, полностью пропитанного водой снега, вследствие продолжительных оттепелей и дождей или при бурном снеготаянии во время фенов. Сходят всегда по определенным путям, поэтому, как правило, имеют названия. Переносят значительное количество обломочного материала. Грохот этих лавин жители Альп называют «лавинным громом». Наиболее разрушительные в классе мокрых лавин.

Лавины — одно из наиболее широко распространенных и опасных природных явлений горных стран. Упоминания о лавинах встречаются в сочинениях писателей древности, живших более 2000 лет назад. Древнегреческий историк Полибий (201 —120 г. до н. э.) пишет о потерях от лавин при переходе войск Ганнибала через Альпы (218 г. до н. э.). Древнеримский географ Страбон (63 г. до н. э. — 20 г. н. э.) писал о лавинной опасности, подстерегающей путешественника в Альпах и на Кавказе.

В январе 1951 г. в зоне лавинных катастроф оказалась вся Альпийская горная цепь длиной около 700 км и шириной до 150 км. Снегопад, сопровождавшийся буранами, продолжался во многих районах в течение семи дней и закончился резким потеплением. Количество выпавшего снега местами превышало годовую норму осадков в 2—3 раза и достигало 2— 3 м. Склоны оказались перегруженными снегом, и начался массовый сход лавин. Нарушилась вся транспортная сеть Альп — шоссейные и железные дороги были местами разрушены или завалены и временно закрыты. Лавины сошли в местах, где многие поколения жителей их не знали. Были уничтожены здания отелей, заповедные леса. Сезон получил название «Зима террора».

В феврале 1999 года лавина массой в 170 тыс. т полностью разрушила посёлок Гальтур в Австрии, вызвав гибель 30 человек, а в начале марта 2012 года серия лавин в Афганистане разрушила жилые дома, вызвав гибель не менее 100 человек.

В России снежные лавины распространены в горных районах Кавказа, Урала, в Восточной и Западной Сибири, Дальнем Востоке, на Сахалине.

В наши дни, многие страны накопили значительный опыт защиты от лавин.

Комплекс противолавинных мероприятийсостоит их двух основных категорий - профилактической и инженерной.

Профилактические мероприятия сводятся к предупреждению о лавинной опасности и ее ликвидации искусственным сбрасыванием. Для предупреждения лавинной опасности составляются карты лавиноопасных зон и прогноз времени схода лавин.

Профилактические мероприятия включают также оповещение населения о наступлении лавиноопасных периодов.

Искусственное сбрасывание лавин проводится минометами или подрывом взрывчатыми веществами площади лавиносбора. Лавиносборы обстреливают и для контроля, чтобы проверить устойчивость снега на склоне.

Инженерные мероприятия применяются обычно для защиты от лавин населенных пунктов и капитальных сооружений. Для этого строятся туннели, галереи, навесы. Обычно эти сооружения используются для прикрытия отдельных участков на железных, шоссейных дорогах, проходящих в горах.

Уже много лет возводились сооружения, изменяющие путь движения лавины, уменьшающие скорость и дальность выброса, - лавинорезы, клинья, направляющие стенки, обойные дамбы и др.

Они частично гасят энергию лавины или отводят ее от защищаемого объекта. Часто практикуются и такие инженерные методы, как террасирование, застройка склонов снегоудерживающими щитами. Они предупреждают соскальзывание снега из лавиносборов. Это дорогой, но эффективный способ борьбы с лавинами. Охрана и восстановление лесов на склонах гор по-прежнему считается одним из важнейших мероприятий в лавиноопасных районах. В Альпах лес, снесенный лавиной, немедленно восстанавливают. Посадку лесов обычно сочетают с застройкой склонов снегоудерживающими конструкциями.

Естественной защитой от лавин служит густой лес. Он препятствует перераспределению снега ветром, разделяет снежный покров на отдельные участки. В Швейцарии закон, запрещающий рубки леса на склонах гор, существует с XIV в. Уничтожение лесов на склонах гор всегда стимулирует лавинную деятельность.

Селевые потоки

Сель – бурный грязевый или грязекаменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Селевые создают угрозу населенным пунктам, железным и автомобильным дорогам и другим сооружениям, находящимся на их пути.

Непосредственными причинами зарождения селей служат ливни, интенсивное таяние снега, прорыв водоемов, реже землетрясения, извержения вулканов.

Классификация селей

Все если по механизму зарождения подразделяются на три типа:эрозионный, прорывной и обвально-оползневый.

При эрозионном вначале идет насыщение водною потока обломочным материалом за счет смыва и размыва прилегающего грунта, а затем уже формируется селевая волна. Такой сель возникает в результате интенсивных и продолжительных ливней, бурного таяния снега.

Прорывной характеризуется интенсивным процессом накопления воды, одновременно размываются горные породы, наступает предел и происходит прорыв водоема (озера, внутриледниковой емкости, водохранилища). Селевая масса устремляется вниз по склону или руслу реки.

При обвально-оползневом происходит срыв массы водонасыщенных горных пород (включая снег и лед). Насыщенность потока в этом случае близка к максимальной.

Каждому горному району свойственны свои причины возникновения селей. Например, на Кавказе они происходят главным образом в результате дождей и ливней (85 %).

В последние годы к естественным причинам формирования селей добавилисьтехногенные факторы, нарушение правил и норм работы горнодобывающих предприятий, взрывы при прокладке дорог и строительстве других сооружений, вырубки леса, неправильное ведение сельскохозяйственных работ и нарушение почвенно-растительного покрова.

При движении сель представляет собой сплошной поток грязи, камней и воды. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует «голову» селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока иногда достигает 25 м.

В России до 20 % территории находится в селеопасных зонах. Особенно активно селевые потоки формируются в Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, в районе Новороссийска, Саяно-Байкальской области, зоне трассы Байкало-Амурской магистрали, на Камчатке в пределах Станового и Верхоянского хребтов. Они также происходят в некоторых районах Приморья, Кольского полуострова и на Урале. Еще в 1966 г. на территории СССР было зарегистрировано более 5 тысяч селевых бассейнов. В настоящее время их количество возросло.

Классификация селей на основе причин возникновения приведена в табл. 16.

Таблица 16

Типы Первопричины Распространение и зарождение
1. Дождевой Ливни, затяжные дожди Самый массовый на Земле тип селей образуется в результате размыва склонов и появления оползней
2.Снеговой Интенсивное снеготаяние Происходит в горах Субарктики. Связано со срывом и переувлажнением снежных масс
3. Ледниковый Интенсивное таяние снега и льда В высокогорных районах. Зарождение связано с прорывом талых ледниковых вод
4. Вулканогенный Извержения вулканов В районах действующих вулканов. Самые крупные. Вследствие бурного снеготаяния и прорыва кратерных озер
5. Сейсмогенный Сильные землетрясения В районах высокой сейсмичности. Срыв грунтовых масс со склонов
б. Лимногенный Образование озерных плотин В высокогорных районах. Разрушение плотин
7. Антропогенный прямого воздействия Скопление техногенных пород. Некачественные земляные плотины На участках складирования отвалов. Размыв и сползание техногенных пород. Разрушение плотин
8. Антропогенный косвенного воздействия Нарушение почвенно- растительного покрова На участках сведения лесов, лугов. Размыв склонов и русел

На основе главных факторов возникновениясели классифицируютсяследующим образом: зонального проявления — главным фактором формирования являются климатические условия (осадки). Сход происходит систематически, пути движения относительно постоянны. Регионального проявления (главный фактор формирования — геологические процессы). Сход происходит эпизодически и пути движения непостоянны. Антропогенные — это результат хозяйственной деятельности человека. Происходят там, где наибольшая нагрузка на горный ландшафт. Образуются новые селевые бассейны. Сход - эпизодический.

Классификация по мощности (по перенесенной твердой массе):

1. Мощные (сильной мощности), с выносом более 100 тыс. м3 материалов. Бывают один раз в 5-10 лет.

2. Средней мощности, с выносом от 10 до 100 тыс. м3 материалов. Бывают один раз в 2-3 года.

3. Слабой мощности (маломощные), с выносом менее 10 тыс. м3 материалов. Бывают ежегодно, иногда несколько раз в году.

Классификация селевых бассейнов по повторяемости селей характеризует интенсивность развития или его селеактивность. По частоте схода селей можно выделить три группы селевых бассейнов:

- высокой селевой активности (с повторяемостью один раз в 3-5 лег и чаще);

- средней селевой активности (с повторяемостью один раз в 6-15 лет);

- низкой селевой активности (с повторяемостью один раз в 16 лет и реже).

Классифицируются сели также и по их воздействию на сооружения:

- маломощный — небольшие размывы, частичная забивка отверстий водопропускных сооружений.

- среднемощный — сильные размывы, полная забивка отверстий, повреждение и снос бесфундаментных строений.

- мощный — большая разрушительная сила, снос мостовых ферм, разрушение опор мостов, каменных строений, дорог.

- катастрофический — полное разрушение строений, участков дорог вместе с полотном и сооружениями, погребение сооружений под наносами.

Иногда применяется классификация бассейнов по высоте истоков селевых потоков:

- высокогорные: Истоки лежат выше 2500 м, объем выносов с 1 км2 составляет 15-25 тыс. м3 за один сель;

- среднегорные: Истоки лежат в пределах 1000-2500 м, объем выноса с 1 км2 составляет 5-15 тыс. м3 за один сель;

- низкогорные: Истоки лежат ниже 1000 м, объем выносов с 1 км2 менее 5 тыс. м3 за один сель.

Причины селей

Природные Антропогенные
- наличие на склонах песка, гальки, гравия; - наличие значительного объема воды (ливни, таяние ледников, снегов, прорыв озер); - крутизна склонов более 100; - землетрясения; - вулканическая деятельность; -обрушение в русло рек большого количества грунта (обвал, оползень); - резкое повышение температуры воздуха. - создание на склонах гор искусственных водоемов; - вырубка леса, кустарника на склонах; - деградация почвенного покрова нерегулярным выпасом скота; - взрывы, разработка карьеров; - нерегулируемый сброс воды из ирригационных водоемов на склонах; - неправильное размещение отвалов отработанной породы горнодобывающими предприятиями; - подрезка склонов дорогами; - массовое строительство на склонах.

Обвалы

Обвалы (горный обвал) — отрыв и катастрофическое падение больших масс горных пород, их опрокидывание, дробление и скатывание на крутых и обрывистых склонах.

Обвалы природного происхождения наблюдаются в горах, на морских берегах и обрывах речных долин. Они происходят в результате ослабления связанности горных пород под воздействием процессов выветривания, подмыва, растворения и действия сил тяжести. Образованию обвалов способствуют: геологическое строение местности, наличие на склонах трещин и зон дробления горных пород. Чаще всего (до 80 %) современные обвалы связаны с антропогенным фактором. Они образуются в основном при неправильном проведении работ, при строительстве и горных разработках.

Обвалы характеризуются мощностью обвального процесса (объемом падения горных масс) и масштабом проявления (вовлечение в процесс площади).

По мощности обвального процесса обвалы подразделяют на крупные (отрыв пород 10 млн м3), средние (до 10 млн м3) и мелкие (отрыв пород менее 10 млн м3).

По масштабу проявления обвалы подразделяются на огромные (100- 200 га), средние (50-100 га), малые (5-50 га) и мелкие (менее 5 га).

Кроме того, обвалы могут характеризоваться типом обрушения, которые определяются крутизной склона скатывания обвальных масс.

3.4.2. Инженерная подготовка оползневых территорий

Основными градостроительными задачами в отношении оползневых склонов являются:

- обеспечение стабильного состояния оползневого склона, т. е. сохранение равновесия всех действующих сил;

- создание условий для использования оползневого склона и прилегающих территорий в тех или иных градостроительных целях (застройка, парки и сады, дороги и т. д.).

Противооползневые мероприятия разделяются на профилактические и радикальные. Первые преследуют цели сохранения равновесия сил и некоторой стабилизации оползня, вторые устраняют в той или иной степени основные причины действия оползня, исключая его активизацию в будущем. Радикальные мероприятия устраняют основные причины возникновения и действия оползней, локальные же мероприятия задерживают или препятствуют движению оползня.

Профилактические мероприятия по борьбе с оползнями, как правило, легче выполнимы по сравнению с мероприятиями, осуществляемыми на том же участке при полном развитии оползневого процесса.

Решение вопросов инженерной подготовки территорий с оползневыми явлениями требует прежде всего исчерпывающих инженерно-геологических, гидрогеологических и гидрологических изысканий с последующим глубоким .анализом полученных материалов. При этом основными вопросами являются: - сущность явления и причины его возникновения; - границы распространения оползневых явлений вдоль склона и возможного влияния на территорию города; - характер происходящего движения (скольжения) оползня;

- прогноз проявления и действия оползня в перспективе.

В прогнозе предусматривается возможность движения оползня в силу изменяющихся причин, нарушения равновесия системы.

Изучение оползневого склона включает не только явление оползания, но и сопутствующие процессы оврагообразования, подтопления склона, движения подземных вод и т. д. Изучение этих явлений и процессов производится не только на оползневом склоне, но и на прилегающей территории.

При проектировании противооползневых мероприятий исходным материалом являются данные инженерных изысканий, в состав которых входят: - сбор и систематизация материалов, относящихся к исследованию оползневого участка; - изучение тела оползня с помощью геологосъемочных, геофизических, геодезических, буровых и других видов работ; - изучение свойств грунтов и режима подземных вод;

- наблюдения за движением оползня, включающие определение скорости и характера движения оползневой массы и установление причин активизации оползня.

Содержание и объем мероприятий по борьбе с оползнями обусловливаются причинами прохождения оползневого процесса. Противооползневые мероприятия многообразны и осуществляются, как правило, комплексно (рис. 45).

Рис. 45. Схема комплексных мероприятий по борьбе с оползневыми процессами на склоне морского берега

В условиях современного города всегда является целесообразным осуществление противооползневых мероприятий в полном комплексе и на всем протяжении берегового склона, если даже оползневые участки расположены с некоторыми разрывами между ними.

Основное требование при разработке мер защиты заключается в необходимости повысить коэффициент запаса устойчивости склона не ниже требуемого значения при всех возможных вариантах его параметров, от которых зависит стабильность. Проектировать начинают с анализа устойчивости склона, рассматривая состояние откоса в течение продолжительного периода, так как свойства грунтов и гидрогеологические условия могут меняться во времени. Такой анализ при освоении территории необходим не только на период строительства, но и эксплуатации. Устойчивость склонов оценивают, изучая как естественные откосы, так и искусственно созданные.

Выбор противооползневых мероприятий делают на основе технико-экономического сравнения вариантов.

В практике проектирования с оползневыми процессами борются комплексно, предусматривая меры профилактики на потенциально опасных склонах и радикальные на участках смещения горных пород. Одновременно устанавливают режим строительства и эксплуатации в зонах оползневых участков. Это запрещение подрезок в нижней части склона и подсыпок — в верхней, уничтожения растительности и распашки склонов, проведения нерегулируемого полива и сброса поверхностных вод. Накладывают ограничение на скорость движения транспорта по улицам прилегающей территории, разрабатывают специальные способы выполнения строительных работ.

Вертикальная планировка оползневых склонов

Вертикальную планировку потенциально опасного оползневого склона производят уполаживанием его до устойчивого состояния, а при большой высоте еще и террасированием, устраивая, так же как на овражных склонах, бермы с водоотводящими лотками. Одновременно склоны защищают от выветривания и размыва поверхностными водами, укрепляя их дерном или посевом многолетних трав.

Перераспределение земляных масс на склоне целесообразно производить за счет срезки верхней части и перемещения ее в нижнюю. На мелких оползнях улолаживание откоса или придание ему ломаного профиля могут быть эффективными стабилизирующими средствами на потенциально неустойчивых участках.

На мелких оползнях с выявленной поверхностью скольжения целесообразно устраивать упорные призмы (контрфорсы) из земляных масс, отсыпаемых в языковой части естественного склона (рис. 46, а), у подножья искусственной насыпи (рис. 46, б) или откоса выемки (рис. 46, в).

Контрфорсы проектируют так, чтобы увеличить удерживающие силы вблизи подошвы откоса до величин, обеспечивающих соответствующий коэффициент устойчивости. Параметры этих сооружений определяют расчетом, принимая во внимание профиль откоса и необходимую величину сопротивления сдвигу.

Рис. 46. Устройство грунтовых упорных призм: 1 - упорная призма; 2 — коренные породы; 3 — поверхность скольжения; 4 — первоначальная поверхность склона; 5 — насыпь из зернистого грунта; 6 — то же, из легкого материала; 7 — отметка до реконструкции насыпи; 8 — проектная отметка поверхности; 9 — ил, глина с органическими остатками; 10 — лоток водоотвода; 11— дренаж

Нормальная работа любого подпорного сооружения зависит от его способности сопротивляться опрокидыванию и скольжению, сдвигу по контакту или ниже его с вовлечением основания. На опрокидывание рассчитывают, рассматривая упорную призму (контрфорс) как гравитационное сооружение с распределением сил, обеспечивающим соответствующее направление равнодействующей. Аналогичным образом контрфорс рассчитывают на сдвиг по контакту или ниже его с определением необходимой глубины заложения основания. Проверочные расчеты проводят в нескольких поперечных сечениях на разных отметках глубины, чтобы определить прочность упорной призмы на сдвиг.

Для снижения сдвигающих сил в искусственно созданной насыпи автомобильных дорог производят ее реконструкцию, частично заменяя грунт насыпи более легким (рис. 46, б), например котельным шлаком или ракушечником. В последнее время для уменьшения массы насыпи применяют полистирольные блоки и плиты. Во всех случаях сооружение пригрузочных насыпей сопровождают защитой от поверхностных, а при необходимости и подземных вод.

Page 14

Характеристики процессов

Оползни

Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными и зарубежными специалистами при градостроительном освоении территорий.

Оползни, сели, обвалы наносят большой ущерб народному хозяйству, природной среде, приводят к человеческим жертвам.

Основными поражающими факторами оползней, селей и обваловявляются удары движущихся масс горных пород, а также заваливание и заливание этими массами свободного ранее пространства. В результате происходит разрушение зданий и других сооружений, скрытие толщами пород населенных пунктов, объектов экономики, сельскохозяйственных и лесных угодий, перекрытие русел рек и путепроводов, гибель людей и животных, изменение ландшафта.

Оползни, сели и обвалы па территории РФ имеют место в горных районах Северного Кавказа, Урала, Восточной Сибири, Приморья, острова Сахалин, Курильских островов, Кольского полуострова, а также по берегам крупных рек.

Часто оползни приводят к масштабным катастрофическим последствиям. Так, оползень в Италии в 1963 г. объемом 240 млн м3 накрыл 5 городов, погубив при этом 3 тыс. человек.

В 1982 г. селевой поток протяженностью 6 км, шириной до 200 м обрушился на поселки Шивея и Аренда Читинской области. В результате были разрушены дома, автомобильные мосты, 28 усадеб, размыты и занесены 500 га посевных площадей, а также погибли люди и сельскохозяйственные животные. Экономический ущерб от этого селя составил около 250 тыс. рублей.

В октябре 1963 г. на высоком берегу водохранилища Вайонт в Северной Италии произошел один из самых разрушительный оползень за всю историю Европы - объемом около 0,25 км3. Оползень сошел в водохранилище и образовал волну, которая поднялась на 260 м вверх по противоположному склону долины. Волна перехлестнула через плотину и устремилась вниз по долине. В результате было разрушено пять селений и погибло более 2000 человек.

Января 1984 г. в результате землетрясения в Гиссарском районе Такжикистана произошол оползень шириной 400 м и длиной 4,5 км. Огромные массы земли накрыли поселок Шарора. Погибли 207 человек, погребенными оказались 50 домов.

В 1989 г. оползни в Ингушетии привели к разрушениям в 82 населенных пунктах. Было повреждено 2518 домов, 44 школы, 4 детских сада, 60 объектов здравоохранения, культуры, торговли и бытового обслуживания.

Целесообразность градостроительного освоения территорий с потенциально возможными и действующими оползнями должна быть тщательно обоснована с учетом соответствующих нормативных ограничений. Обычно при планировке города по возможности стремятся не размещать здания и инженерные сооружения на территориях, непосредственно прилегающих к оползневым склонам, или удаляют их на безопасное расстояние от его бровки, предусматривая одновременно комплекс защитных мер. Вместе с тем следует учитывать, что в ряде случаев крайне нежелательно отказываться от ценных в градостроительном отношении территорий с оползневыми явлениями. Например, территорий, расположенных вдоль морских побережий или крупных рек, особенно при наличии на них существующих зданий, автомобильных дорог и других инженерных сооружений. В таких случаях оползневые территории осваивают и даже включают в селитебную зону города, предусматривая ее комплексную защиту.

При инженерной подготовке территорий с оползнями решают задачи стабилизации потенциально опасных и уже подверженных обрушению склонов. Большое значение при этом имеет своевременный прогноз возможных границ распространения оползня, потенциальной глубины и скорости смещения грунта, а также других параметров, определяющих выбор защитных сооружений, и возможность безопасного размещения застройки на прилегающей территории.

Причины образования и характеристика оползней

Оползневые процессы характерны скользящим смещением части горных пород, слагающих склон без потери контакта между смещающейся и неподвижной частями (рис. 44, а). Для возникновения и развития оползня необходимы определенные условия, среди которых основными являются крутизна и форма склона, геологическое строение пород, гидрогеологическая и гидрологическая обстановка.

Рис. 44. Схема развития оползней:1 — поверхность склона после оползня; 2 — положение склона до оползня; 3 — сметающиеся части склона — тело оползня; 4 — поверхность скольжения

При прочих равных условиях наиболее подвержены оползневым явлениям крутые склоны, имеющие выпуклую или нависающую конфигурацию, а наиболее типичными оползневыми породами являются глинистые, сопротивление сдвигу которых очень чувствительно к изменению влажности. Оползни часто образуются на участках наклонного залегания слоев с падением их в сторону склона (рис. 44, б), а также при выдавливании глин вышележащими породами (схема в).

В подавляющем большинстве случаев оползни расположены у берегов водоемов, водохранилищ и рек, мест выхода подземных вод на поверхность, где возникают условия нарушения предельного равновесия склона. Оно может быть нарушено в результате дополнительных воздействий, которые являются следствием природных процессов или деятельности человека. К ним относятся: изменение крутизны склона, воздействие грунтовых и поверхностных вод, выветривание, сотрясения, мерзлотные воздействия, вибрация, дополнительные нагрузки на склон, уничтожение на нем растительности.

Механизм этих воздействий при образовании оползневого процесса проявляется в трех направлениях. Первое — изменение внешней формы и высоты склона, приводящее к перераспределению сдвигающих и удерживающих сил на нем. Второе — изменение строения и физико-механических свойств пород. Третье — создание дополнительного давления на слои, слагающие склон.

Возникновение оползней в каждом конкретном случае может быть результатом влияния отдельных из вышеперечисленных воздействий или их сочетанием. Для выявления причин возникновения оползней и механизма разрушения склона помимо традиционных инженерно-геологических изысканий используют измерительные приборы и сигнализирующие автоматические устройства. Первые позволяют получить подробную информацию об оползневом процессе как в самом начале его возникновения, так и на стадии полного развития, а вторые — сигнализируют о внезапно возникших внешних изменениях, которые могут вызвать подвижки грунта.

При проведении комплекса инженерных мероприятий их состав определяют на основе анализа причин, вызывающих оползневой процесс, учитывая характер и скорость движения, тип слагающих пород, глубину расположения поверхности скольжения и ее форму, активность процесса и другие характеристики.

Page 15

Зоной ЧС при наводнении называется территория, в пределах которой произошло затопление местности, повреждения зданий, сооружений и других объектов, пострадали люди, животные и растения и окружающая среда.

Масштабы наводнений зависят от высоты опасного уровня воды, продолжительности его стояния, площади затопления и времени затопления (зима, лето, осень, весна).

К основным характеристикам зоны наводнения относят:

- численности населения, оказавшегося в зоне наводнения;

- количество населенных пунктов, попавших в зону наводнения;

- количество объектов экономики, попавших в зону наводнения;

- протяженность транспортных коммуникаций, линий электропередач, линий инженерных коммуникаций, попавших в зону наводнения;

- количество мостов и тоннелей (затопленных, поврежденных и разрушенных), попавших в зону наводнения;

- площадь сельскохозяйственных угодий, попавших в зону наводнения;

- количество погибшего скота.

Вновь созданные водохранилища резк5о меняют условия застройки и эксплуатации зданий и сооружений на местности, прилегающей к зоне водохранилища. Воздействие водохранилища выражается в форме временного либо постоянного затопления, а также в виде подтопления грунтовыми водами.

Методы защиты территории от затопления

Защиту территорий от затопления обычно предусматривают в сочетании с другими общими и специальными мероприятиями инженерной подготовки. Известно четыре метода защиты (рис. 35,а).

Первый— это устройство дамбы обвалования, которые трассируют вдоль водоема, отделяя от него защищаемую территорию (рис. 35,б).

Второй метод — подсыпка затопляемой площади до отметки, превышающей расчетный уровень высоких вод в реке (рис. 35, в).

Третий метод заключается в повышении пропускной способности источника затопления. Это дает возможность транспортировать максимальные расходы при менее высоких уровнях. Реку углубляют и спрямляют, а при необходимости расчищают русло, увеличивая поперечное сечение потока (рис. 35, г).

Рис. 35. Схема затопления городских территорий и их защиты:

1 — защищаемая территория; 2 — разгрузочный капал; 3 — водохранилище; ГМВ — горизонт межен­ных вод; ГВВ — то же, высоких

Четвертый метод основан на регулировании стока воды. Расходы главного русла реки уменьшают, устраивая разгрузочные каналы, создавая резервные водохранилища или объединяя те и другие (рис. 35, д, е).

Обвалование и подсыпка являются наиболее распространенными методами. Их используют как самостоятельно, так и в сочетании. Значительно реже применяют другие методы, поскольку регулирование с помощью каналов не всегда обеспечивает необходимый эффект. Как правило, только их сочетание с подсыпкой или обвалованием позволяет обеспечить защиту от затопления.

Обвалование территорий

Оградительные дамбы размещают вдоль границ защищаемой территории, поэтому их положение определяется рельефом местности и конфигурацией площади, осваиваемой для городских нужд. Трассу дамбы прокладывают в зависимости от местных условий, диктующих принципиальные схемы ее размещения (рис.36).

Рис. 36. Трассирование дамб обвалования: 1 — Граница затопления; 2 — защитная дамба; 3 — границы застраиваемой территории; 4 — насосная станция; 5 — «источник затопления»; б — аккумулирующий бассейн; 7 —плотина, 8 — отводящий канал

Дамбу можно расположить вдоль водоема с некоторым отступом от бровки откоса (рис. 36, а) без поперечных ответвлений или с ними (рис. 36, б), если требуется исключить затопление территории с флангов.

Поперечные ответвления трассируют до примыкания к существующим отметкам склона, равным отметкам гребня дамбы. В процессе проектирования обычно рассматривают два варианта расположения продольных дамб: первый с полной защитой всей территории и второй — с частичной, при которой защищают лишь участок, необходимый для размещения первой очереди строительства.

При поэтапном освоении поймы реки положение трассы дамб обвалования определяют по границам защищаемой территории на соответствующем этапе освоения.

Секционное обвалование (рис. 36, в) проектируют, когда на защищаемой территории имеются боковые притоки с водосборными бассейнами, значительно превышающими площадь защищаемой территории. С градостроительной точки зрения эта схема имеет недостатки по сравнению с предыдущими, так как нарушает целостность композиционного решения города и осложняет планировочную ситуацию, перегораживая дамбами его территорию. Вместе с тем, такое решение позволяет в период паводков и половодий сбросить расходы боковых водоемов в основной и предусмотреть перекачку поверхностных вод только с ограниченных дамбами площадей.

При небольших расходах бокового водотока трассирование можно выполнить по схеме (рис. 36, г) с размещением дамбы вдоль береговой линии и устройством бассейна, аккумулирующего собираемую с поверхности защищаемой территории воду. Определенные преимущества имеет схема (рис. 36, д), где предусмотрено устьевую часть водотока отводить за пределы дамбы и населенного пункта, а насосную станцию использовать только для перекачки ливневых и дренажных вод. Эту схему можно использовать и в случае несовпадения периодов максимальных расходов основной реки и боковых притоков.

Кольцевое обвалование защищаемой территории (рис. 36, е) предусматривают чаще всего для небольших населенных пунктов или промышленных зон.

Дамбы могут возводить как на одном берегу, устраивая одностороннее обвалование, так и на двух, если застройка идет с обеих сторон реки.

При защите территорий от нагонных наводнений трассы дамб назначают в зависимости от конкретных условий района проектирования. Например, для защиты Санкт-Петербурга от нагонных наводнений запроектирована дамба, протяженность которой более 25 км, в том числе 22,2 км по акватории Финского залива.

По условиям работы и назначению дамбы обваловывания делятся на незатопляемые и затопляемые.

Незатопляемые дамбы предназначены для постоянной защиты территорий от затопления. Эти дамбы не должны пропускать перелива воды через их гребень при любых уровнях воды. Авария дамб недопустима, так как может привести к человеческим жертвам и большому материальному ущербу.

Затопляемые дамбы предназначаются в основном для временной защиты от затопления сельскохозяйственных земель. В период половодий такие дамбы затапливаются вмести с защищаемой территорией, сохраняя естественные условия пойменных лугов.

В конструктивном отношении незатопляемые и затопляемые дамбы различаются между собой в основном по характеру крепления откосов и гребня. В поперечном сечении защитные дамбы имеют обычно трапецеидальную форму. Наиболее типичные профили незатопляемых дамб показаны на рис. 37 .

Рис. 37. Схемы профилей незатопляемых дамб : а - нормально обжатый; б - распластанный; 1 - защитные покрытия откосов; 2 - одежда проезжей части дороги; 3 - одерновка или посев трав; 4 - кривая депрессии при НПГ; 5 - кривая депрессии в половодье; 6 - трубчатый дренаж дамбы; 7 - кювет; ФГ - фактический горизонт.

Первый из этих профилей (рис. 37, а), имеющий правильную трапецеидальную форму применяется при постоянном напоре и относительно небольших повышениях горизонта воды (1-1,5 м), когда превышение гребня дамбы над нормальным подпорным горизонтом (НПГ) определяется в основном высотой волны.

Второй (рис. 37, б) - распластанный трапецеидальный профиль дамбы с широкой бермой на низовом откосе более целесообразен при значительных подъемах уровня воды над НПГ (2 м и более).

По способу возведения дамбы делятся на два основных типа:

- дамбы укатанные, т. е. возводимые путем отсыпки грунта и искусственного уплотнения на месте механизмами;

- дамбы намывные, когда разработка, транспорт и укладка грунта в сооружениях производится при помощи воды, то есть методами гидромеханизации.

Конструкция защитных дамб должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- основание дамб должно быть устойчивым при переработке берегов;

- откос и гребень дамбы должны быть защищены от разрушающего воздействия волн, течения в русле, ливневых вод, льда и ветра;

- фильтрационный поток при выходе его на низовой откос или дренаж должен быть предохранен от промерзания в зимнее время;

- грунт тела и основания дамбы должен быть предохранен от фильтрационных деформаций путем устройства соответствующего дренажа.

Особенное значение получают дамбы обваловывания, расположенные на берегах морей в водохранилищ. Значительные местности в Голландии, Франции, Бельгии, Великобритании защищены дамбами, расположенными на морских берегах. В РФ, например, на Горьковском водохранилище защищены города Кинешма, Кострома, Юрьевец и Плес; на Куйбышевском – Казань, Ульяновск.

В конструкциях речных и морских дамб есть много общего. Те и другие являются земельными плотинами и в поперечном сечении имеют вид трапеции. Ряд различий вытекает из условий их работы. Речные дамбы в большинстве случаев сооружают из однородного местного грунта в зоне небольших скоростей речного потока. На обвалованных акваториях, как правило, не бывает большого ветрового волнения. Такие дамбы «работают» непосредственно в период паводка, который длится несколько недель в году. «Работа» морских дамб значительно отличается. Напорный откос крепится в зоне деяния волн. В речных дамбах обычно не устраивают никаких дренажей, в морских дамбах такой элемент есть.

Дамбы сооружают практически из любого местного минерального грунта, за исключением илистых и содержащих большое количество легко растворимых солей. Оптимальным является грунт, зерновой состав которого характеризуется наличием мелких глинистых частиц, заполняющих поры между крупно-зернистыми частицами, не нарушая при этом непосредственного соприкосновения частиц между собой. Такой грунт обладает большим углом внутреннего трения, малой водопроницаемостью и высоким сцеплением, обеспечивая устойчивость откосов сооружения.

Наиболее просты для производства работ дамбы из однородных грунтов (рис. 38, а), в качестве которых используют суглинки или пески. При их возведении из песков и других водопроницаемых грунтов поперечный профиль делают более массивным или устраивают специальные экранизирующие противофильтрационные элементы (схемы б, в). Дамбы могут быть возведены и из неоднородных грунтов, послойно формирующих тело сооружения (схема г). Параметры поперечного профиля дамбы — ширину по гребню и заложение откосов назначают из условия обеспечения устойчивости и надежности сооружения. Проектная ширина гребня b зависит от вида грунтов, тела дамбы и ее градостроительного использования, но должна быть не менее 3 м. Если она служит в качестве городской магистрали (рис. 38, б), то ширину гребня определяют требованиями, предъявляемыми к планировке транспортных путей.

Однако во всех случаях обеспечивают возможность движения по гребню дамбы грузового транспорта, необходимого для эксплуатации сооружения.

Рис. 38. Конструкции дамб:

1— слабоводопроницаемые грунты; 2 — водопроницаемые; 3 — противофильтрационный глинистый экран; 4 — водонепроницаемый слой; 5 — жесткий экран-диафрагма; 6 — защитный песчаный слой; 7 — супесь; 8 - песок; 9 — гравий

Заложение откосов дамбы зависит от условий их работы, грунтов сооружения и его высоты. Верховой откос, работающий в напорных условиях и подвергающийся воздействию акватории, проектируют более пологим по сравнению с низовым, который таких воздействий не испытывает (рис. 38, а—в). Низовой откос защищают от размыва дождевыми и талыми водами.

Волновые нагрузки, фронтально действующие на дамбу, могут быть смягчены уполаживанием верхового откоса, запроектированного с коэффициентами m=15-30 и выполняющего волногасящую роль за счет распластанного профиля (рис. 38, в). Отрицательной стороной такого решения является возрастание объемов земляных работ, которое не всегда компенсируется упрощением конструкции одежды берегоукрепления напорного откоса.

Пологие (распластанные) напорные откосы из несвязных грунтов успешно эксплуатируют с креплением травами специально подобранного состава. В этом случае проектируют очертание откоса в виде ломаной линии с переменными коэффициентами m на различных участках. Если высота дамб значительна (10 м и более), то на ее откосах устраивают горизонтальные площадки (бермы) шириной не менее 3 м.

Дамбы могут играть роль руслорегулирующих сооружений. В этом случае, как правило, они не перегораживают всей ширины реки, а возводятся в поперечном, а иногда продольном направлении по отношению к руслу реки. Иногда они представляют собой «пороги» на дне русла или же искусственные выемки руслового грунта. Такие дамбы не создают, как правило, подпора воды, но воздействуют на направление и величину скоростей потока, перераспределяя их и тем самым воздействую на формирование русла – его глубину, размеры и форму в плане. Эти сооружения могут обеспечивать необходимые глубины, скорости течения для судоходства на реках, создавать нормальные условия для забора воды из рек, обеспечивать стабильность речных берегов. Их строят:

- на меандрирующих реках в качестве средств инженерной защиты территории от затопления следует предусматривать руслорегулирующие сооружения;

- продольные дамбы, располагаемые по течению или под углом к нему и ограничивающие ширину водного потока реки;

- струенаправляющие дамбы – продольные, прямолинейные или криволинейные, обеспечивающие плавный подход потока к отверстиям моста, плотины, водоприемника и другим гидротехническим сооружениям;

- береговые и дамбовые крепления, обеспечивающие защиту берегов от размыва и разрушения течением и волнами.

При разработке проектов инженерной защиты следует предусматривать использование гребня дамб обвалования для прокладки автомобильных и железных дорог. В этом случае в ширину дамбы по гребню и радиус кривизны следует принимать в соответствии с требованиями СП.

Во всех других случаях ширину гребня дамбы следует назначать минимальной, исходя из условий производства работ и удобства эксплуатации.

Укрепление берегов

Page 16

Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого объекта и гидрогеологических условий.

При проектировании новых кварталов и микрорайонов на территориях с высоким уровнем подземных вод должна быть разработана общая схема дренажей.

В состав схемы дренажей входят системы дренажей, обеспечивающие общее понижение уровня подземных вод на территории квартала (микрорайона), и отдельных сооружений.

К дренажам, обеспечивающим общее понижение уровня грунтовых вод относятся дренажи:

- головной или береговой;

- систематический.

К местным дренажам относятся также дренажи, предназначенные для защиты отдельных сооружений:

- дренаж подземных каналов;

- дренаж приямков;

- дорожный дренаж;

- дренаж засыпаемых речек, ручьев, логов и оврагов;

- откосный и застенный дренажи;

- дренаж подземных частей существующих зданий.

При благоприятных условиях (в песчаных грунтах, а также в песчаных прослойках при большой площади их распространения) местные дренажи могут одновременно способствовать общему понижению уровня подземных вод.

Головной дренаж.Для осушения территорий, подтопляемых потоком подземных вод с областью питания, расположенной вне этой территории, следует устраивать головной дренаж (рис. 28).

Рис. 28 Схема головного дренажа

Головной дренаж нужно закладывать по верхней, по отношению к подземному потоку, границе дренируемой территории.

Головной дренаж должен, как правило, пересекать поток подземных вод по всей его ширине.

При длине головного дренажа меньше ширины подземного потока, следует устраивать дополнительные дрены по боковым границам дренируемой территории с целью перехвата подземных вод, подступающих сбоку.

Систематический дренаж.На территориях, где грунтовые воды не имеют ясно выраженного направления потока, а водоносный пласт сложен песчаными грунтами или имеет слоистое строение с незамкнутыми песчаными прослоями, следует устраивать систематический дренаж (рис. 29).

Рис. 29 . Схема систематического дренажа

Расстояние между дренами-осушителями систематического дренажа и глубина их заложения определяются расчетом.

В городских условиях систематический дренаж может устраиваться в сочетании местными дренажами. В этом случае при проектировании отдельных дрен следует решать возможность их одновременного использования в качестве местного дренажа, защищающего отдельные сооружения и в качестве элементов систематического дренажа, обеспечивающего общее понижение уровня грунтовых вод на дренируемой территории.

Кольцевой дренаж.Для защиты от подтопления грунтовыми водами подвальных помещений и подполий отдельной стоящих зданий или группы зданий, при заложении их в водоносных песчаных грунтах, следует устраивать кольцевые дренажи (рис. 30).

Рис. 30. Схема кольцевого дренажа

Кольцевые дренажи следует устраивать также для защиты особо загубленных подвалов в новых кварталах и микрорайонах при недостаточной глубине понижения уровня грунтовых вод общей системой дренажа территории.

Кольцевой дренаж надо закладывать ниже пола защищаемого сооружения на глубину, определяемую расчетом.

Кольцевой дренаж следует прокладывать на расстоянии 5-8 м от стены здания. При меньшем расстоянии или большом заглублении дренажа необходимо принять меры против выноса, ослабления и осадки грунта под фундаментом здания.

Пристенный дренаж.Для защиты от грунтовых вод подвальных помещений и подполий зданий, закладываемых в глинистых и суглинистых грунтах, следует устраивать пристенные дренажи (рис. 31).

Рис. 31 .Схема устройства пристенного дренажа

Пристенные «профилактические» дренажи необходимо устраивать также и при отсутствии грунтовых вод в зоне подвалов и подполий, устраиваемых в глинистых и суглинистых грунтах.

Если отдельные части здания располагаются на участках с различными геологическими условиями, на этих участках можно применять как кольцевой, так и пристенный дренажи.

Пристенный дренаж прокладывают по контуру здания с наружной стороны. Расстояние между дренажем и стеной здания определяется шириной фундаментов и размещением смотровых колодцев дренажа.

Пластовый дренаж.Для защиты от подтопления грунтовыми водами подвальных помещений и подполий зданий, устраиваемых в сложных гидрогеологических условиях: в водоносных пластах большой мощности, при слоистом строении водоносного пласта, при наличии напорных подземных вод и т.п., а также в случае недостаточной эффективности применения кольцевого или пристенного дренажа, следует устраивать пластовые дренажи (рис. 32).

Рис. 32 Схема устройства пластового дренажа

Пластовый дренаж устраивается в виде слоя песка, отсыпаемого по дну котлована под здание или траншеи для канала.

Дренаж подземных каналов

Для защиты от подтопления грунтовыми водами каналов теплосети и коллекторов подземных сооружений при прокладке их в водоносных грунтах необходимо устраивать линейные сопутствующие дренажи.

«Профилактические» (сопутствующие) дренажи следует устраивать в глинистых и суглинистых грунтах.

Сопутствующий дренаж надо закладывать на 0,3 – 0,7 м ниже подошвы основания канала.

Сопутствующий дренаж следует прокладывать с одной стороны канала на расстоянии 0,7 – 1,0 м от наружной грани канала. Расстояние 0,7 м необходимо для размещения смотровых колодцев.

При устройстве проходных каналов дренаж можно прокладывать под каналом по его оси. В этом случае на дренаже следует устраивать специальные смотровые колодцы с люками, заделанными в днище канала.

В случае заложения основания канала на глинистых и суглинистых грунтах, а также на песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сутки, под основанием канала необходимо устраивать пластовый дренаж в виде сплошного песчаного пласта.

Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений.Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений должен решаться в каждом случае в зависимости от местных гидрогеологических условий и принятых конструкций зданий.

При дренировании отдельных приямков и заглубленных помещений необходимо обратить особое внимание на мероприятия против выноса грунта из-под фундаментов здания.

Другие виды дренажей.В некоторых случаях требуемое понижение уровня грунтовых вод может быть достигнуто системой общего дренирования территории (головным и систематическим дренажем).

Дренажи можно прокладывать совместно с водостоками (рис. 33). При засыпке речек, ручьев и оврагов, являющихся естественным дренажом грунтовых вод, помимо коллекторов для отвода поверхностных вод необходимо устраивать дренажи для приема грунтовых вод. Дренажам должна быть обеспечена связь с водоносным пластом с обеих сторон водосточного коллектора. При большом притоке подземных вод, а также при заложении коллектора на глинах и суглинках прокладывают две дрены, располагая их по обе стороны водостока. При малом притоке грунтовых вод и расположении водостока в песчаных грунтах можно прокладывать одну дрену, располагая ее со стороны большего притока воды. Если при этом песчаные грунты имеют коэффициент фильтрации менее 5 м/сут., под основанием водостока должен быть устроен пластовый дренаж в виде сплошного пласта или отдельных призм.

Рис. 33. Схема прокладки дренажа над водостоком

При выклинивании водоносного пласта на склонах и в откосах необходимо устраивать перехватывающие дренажи. Их закладывают на глубине не меньшей, чем глубина промерзания, и устраивают по типу головного дренажа.

Когда водоносные слои выражены неясно и подземные воды выклиниваются по всей площади откоса, устраивают специальные откосные дренажи.

При устройстве подпорных стенок в местах выклинивания подземных вод устраивают застенный дренаж. Он представляет собой сплошную засыпку из фильтрующего материала, уложенного за стенкой. При небольшой длине застенный дренаж может быть уложен без трубы. При значительной длине рекомендуется устраивать трубчатый дренаж с дренирующей обсыпкой.

При проектировании и строительстве дренажей у существующих зданий должны быть предусмотрены меры против выноса и просадки грунтов.

Разрытие траншеи дренажа в этих случаях следует вести короткими захватками с немедленной укладкой дренажа и обратной засыпкой траншеи.

Трасса дренажа.Трассы головных и систематических дренажей определяются в соответствии с гидрогеологическими условиями и условиями застройки.

Исходные данные исследования и материалы для проектирования:

- техническое заключение об инженерно-геологических условиях площадки;

- план территории с существующими и проектируемыми зданиями и подземными сооружениями;

- план организации рельефа участка застройки;

- планы и отметки пола подвальных помещений и подполий соседних объектов и проектируемого (защищаемого) здания, а также его первого этажа;

- планы и разрезы фундаментов зданий;

- планы, продольные профили и разрезы подземных каналов.

Гидрогеологические условия получают на основе разведочных буровых работ, в том числе выполненных ранее: сведения о наличии подземных вод, их типы, химических свойствах, условиях питания, дренирования, УГВ и его изменение. Для реконструируемых или подлежащих реставрации объектов сведения получают по результатам отрывки шурфов.

На застроенных территориях необходимо учитывать заглубление и конструкцию фундаментов существующих зданий. Понижение зеркала УГВ при устройстве дренажа может привести к просадкам соседних зданий.

На свободной от застройки (зеленых насаждений) территории положение трассы дренажей согласуют с организацией рельефа с учетом гидрогеологических условий. При устройстве дренажа для защиты отдельного здания трассу привязывают к защищаемому объекту. Для общих систем дренажа учитывают условия застройки. При проектировании дренажа следует рассмотреть вариант его совместной прокладки с водостоком – над ним или параллельно, желательно в одной траншее.

Предпочтительнее укладывать дренаж и водосток в одной вертикальной плоскости (дренаж над водостоком) с устройством выпусков дренажных вод в каждый смотровой колодец. Такой вариант удобен с точки зрения удаления расходов дренажа, однако не всегда возможен из-за заглубления дренажа ниже водостока. Минимальное расстояние между водостоком и дренажом над ним должно быть не менее 5 см.

Горизонтальный трубчатый дренаж проектируют с сопряжением линий в плане под углом не меньше 90о. Открытые, а также закрытые дренажи со сплошным заполнением могут сопрягаться между собой под углом не меньше 30о, предпочтительным является сопряжение под прямым или большим углом. В вертикальной плоскости сопряжение веток горизонтального дренажа может осуществляться с устройством перепада и без него.

Когда трубчатый дренаж прокладывают в песчаных грунтах, минимальный уклон труб принимают 0,003, в глинистых – 0,002. Это соответствует минимально допустимым скоростям течения воды в трубах и водообильности осушаемых грунтов. Для открытых дрен уклон по дну назначают не меньше 0,005.

При устройстве щебеночных канавок для осушения участков застройки минимальный уклон по их дну принимают не менее 0,005, хотя в отдельных случаях он может отсутствовать вовсе.

Для пластового дренажа в основании защищаемого здания минимальный продольный уклон принимают равным 0,01.

При устройстве сопутствующих дренажей их уклон может совпадать с уклоном по трассе защищаемых инженерных сетей, основанием дорожной одежды и т.п.

Глубина заложения дренажей должна быть не меньше глубины промерзания грунта.

Глубина заложения головных, кольцевых и систематических дренажей определяется гидравлическим расчетом и заглублением защищаемых зданий и сооружений.

Размещение колодцев и устройство выпусков. Расстояние между смотровыми колодцами принимают не более 40 м (редко 50). На поворотах смотровые колодцы дренажа у выступов зданий устраивать не обязательно, если расстояние от поворота до ближайшего колодца не превышает 20 м (рис. 34, б). Стартовые участки дренажной сети длиной до 20 м допустимо выполнять без первого смотрового колодца, предусмотрев заглушку трубы (рис. 34, в).

В случае; когда на участке между смотровыми колодцами дренаж делает несколько поворотов, смотровые колодцы устанавливают через один поворот.

Рис. 34. Схема размещения дренажных колодцев:

а - повороты трассы, перепады отметок дренажных труб; б - выступы здания; в - стартовые участки, г - с насосом на транзитном участке дренажа; 1 - здание; 2 - дренаж; 3 - колодцы; 4 - то же перепадные; 5 - то же с отстойной частью; 6 - заглушки; 7 - выпуск (транзитный дренаж); 8 - колодец с насосом; 9 - напорный участок транзитного дренажа;

10 - колодец гаситель напора; 11 - смотровой колодец дождевой канализации

Выпуск воды из трубчатых дренажей производят в водостоки или водоемы, редко – в общесплавную канализационную сеть и местные понижения рельефа.

Выпуски закрытого (беструбчатого) дренажа предусматривают в смотровые колодцы ливневой канализации, открытые канавы, водоемы, аккумулирующие или поглощающие щебеночные колодцы, а также в специально устроенные емкости.

При выпуске в водоем дренаж должен быть заложен выше горизонта воды в водоеме во время паводка.

При невозможности устройства выпуска воды из дренажа самотеком необходимо предусмотреть насосную станцию (установку) перекачки дренажных вод, работающую в автоматическом режиме.

3.3. Защита территорий от затопления

Page 17

При разработке мероприятий для защиты территорий и зданий от подтопленияучитывают максимальное положение УГВ и соотносят его с требуемой нормой осушения. Для зданий, каналов коммуникаций величина нормы осушения должна быть не меньше 0,30-0,50 м от отметки пола подвала. Для участков зеленых насаждений – от 0,4 до 2 м. Нормальная эксплуатация городских улиц и дорог обеспечивается при положении УГВ 1,3-1,7 м от верха дорожного покрытия.

Защита территории населенных пунктов, промышленных и коммунально-складских объектов должна обеспечивать:

- бесперебойное и надежное функционирование и развитие городских, градостроительных, производственно-технических, коммуникационных, транспортных объектов, зон отдыха и других территориальных систем и отдельных сооружений народного хозяйства;

- нормативные медико-санитарные условия жизни населения;

- нормативные санитарно-гигиенические, социальные и рекреационные условия защищаемых территорий.

В качестве основных средств инженерной защиты следует:

- предусматривать обвалование, искусственное повышение поверхности территории, руслорегулирующие сооружения и сооружения по регулированию и отводу поверхностного стока, дренажные системы и отдельные дренажи и другие защитные сооружения.

- в качестве вспомогательных средств инженерной защиты надлежит использовать естественные свойства природных систем и их компонентов, усиливающие эффективность основных средств инженерной защиты. К последним следует относить повышение водоотводящей и дренирующей роли гидрографической сети путем расчистки русел и стариц, агролесотехнические мероприятия и т.д.

В состав проекта инженерной защиты территории надлежит включать:

- организационно-технические мероприятия, предусматривающие обеспечение пропуска весенних половодий и летних паводков.

Профилактические мероприятия являются основными. К ним относят:

- вертикальную планировку с организацией поверхностного стока на осваиваемом и застроенном участках, не ухудшающую отвод дождевых и талых вод с прилегающей территории;

- искусственное повышение планировочных отметок территории при низких отметках существующей поверхности земли, затрудняющих отвод дождевых вод или понижение подземных.

Для защиты заглубленных частей зданий (подвалов, технических подполий и т.п.), внутриквартальных коллекторов, коммуникационных каналов от подтопления, наряду с дренажами надо предусматривать- устройство защитной гидроизоляции заглубленных конструкций и подземных коммуникаций, нормативное уплотнение грунта обратных засыпок, герметичную заделку отверстий на вводах и выпусках инженерных сетей;

- тщательное выполнение работ по строительству наружных водонесущих коммуникаций для предотвращения аварийных утечек воды;

- использование водосберегающей технологии полива газонов и др.;

- создание противофильтрационных экранов и завес при возведении емкостей накопителей воды;

- устройством широких отмосток с уклоном для быстрого стока дождевых вод; при наличии наружных водостоков – использование или удаление открытыми водоотводящими лотками с активным поперечным уклоном от здания;

- устройство профилактических (пристенных, пластовых, перехватывающих и сопутствующих) дренажей для защиты отдельных зданий, сооружений, элементов благоустройства.

При проектировании мероприятия организации поверхностного и подземного стоков должны решаться согласованно и параллельно как на локальных участках, так и на обширных территориях.

Для предотвращения подтопления в ряде случаев достаточно несколько приподнять площадку под проектируемое здание, если позволяют отметки красных линий на границе с расположенной застройкой. В результате локальной подсыпки повышаются отметки здания и тем самым уменьшается заглубление подвального этажа в естественную толщу грунтов и улучшаются условия удаления дождевых вод от здания. Для ускорения поверхностного стока от здания следует устраивать отмостки шириной 1 – 1,5 м с поперечным уклоном не менее 2 %. Желательно доводить отмостку до дорог или лотков.

Старые здания в СПб из-за возможных наводнений имеют противофильтрационные завесы в виде замков из жирной (кембрийской) глины под всем зданием и с наружной стороны стен.

В настоящее время на смену глиняным замкам пришли изделия из бентонитовой глины в виде рулонов, листов, панелей, матов.

Система водозащиты зданий должна включать меры против техногенной фильтрации. Зона наибольшего риска техногенных утечек возникает в местах ввода инженерных сетей и наружных прокладок водопроводящих коммуникаций вблизи зданий.

Особое внимание следует обращать на качество обратных засыпок пазух для исключения образования в них верховодки.

Локальные профилактические дренажные системы решают задачу защиты отдельного объекта от подтопления. Но в такой защите нуждаются также: инженерные сети, улицы и дороги, подпорные стенки, участки зеленых насаждений, откосы и др. Для защиты их от подтопления используют сопутствующие и застенные дренажи. Их укладывают в траншее с сетями, вдоль проезжей части и т.п.

Назначение дренажей

Назначение дренажей:

- стабильное поддержание на территории нормативного УГВ;

- защита от воды подземных помещений и оснований;

- исключение возможности всплывания сооружений.

Классическое дренажное устройство состоит из двух основных элементов: водоприемного из водоносного пласта и водоотводящего за пределы защищаемого объекта. В современных конструкциях эти две функции могут совмещаться в одном элементе. Наибольшее распространение в гражданском строительстве получили самотечные дренажи гравитационного действия, где поступление воды происходит под действием силы тяжести.

Проектирование дренажей следует выполнять на основании конкретных данных о гидрогеологических условиях места строительства объекта, степени агрессивности подземных вод к строительным конструкциям, объемно-планировочных и конструктивных решений защищаемых зданий и сооружений, а также функциональным назначением этих помещений.

Противокапиллярная гидроизоляция в стенах и обмазочная или окрасочная изоляция вертикальных поверхностей стен, соприкасающихся с грунтом, должна предусматриваться во всех случаях независимо от устройства дренажей.

Устройство дренажей обязательно в случаях расположения:

- полов подвалов, технических подполий, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций и т.п. ниже расчетного уровня подземных вод или если превышение полов над расчетным уровнем подземных вод менее 50 см;

- полов эксплуатируемых подвалов, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций в глинистых и суглинистых грунтах независимо от наличия подземных вод;

- полов подвалов, расположенных в зоне капиллярного увлажнения, когда в подвальных помещениях не допускается появления сырости;

- полов технических подполий в глинистых и суглинистых грунтах при их заглублении более 1,3 м от планировочной поверхности земли независимо от наличия подземных вод.

Для исключения обводнения грунтов территорий и поступления воды к зданиям и сооружениям, кроме устройства дренажей, необходимо предусматривать:

- нормативное уплотнение грунта при засыпке котлованов и траншей;

- как правило, закрытые выпуски водостоков с кровли зданий;

- устройство отмосток у зданий шириной 100 см, с активным поперечным уклоном от зданий 2% до дорог или лотков;

- герметичную заделку отверстий в наружных стенах и фундаментах на вводах и выпусках инженерных сетей;

- организованный поверхностный сток с территории проектируемого объекта, не ухудшающий отвод дождевых и талых вод с прилегающей территории;

- надежность защитных сооружений, бесперебойность их эксплуатации при наименьших эксплуатационных затратах;

- возможность проведения систематических наблюдений за работой и состоянием сооружений и оборудования;

- оптимальные режимы эксплуатации водосбросных сооружений.

В случаях, когда проектируемые сооружения инженерной защиты территориально совпадают с существующими или создаваемыми водоохранными, природоохранными зонами, национальными парками, заповедниками, заказниками, природоохранные мероприятия проекта инженерной защиты территории должны быть согласованы с органами государственного контроля за охраной природной среды.

Page 18

Все подземные дренажи по своему целевому назначению разделяют на следующие группы:

1) промышленный и городской дренажи - для длительного понижения уровня подземных вод на территориях существующих или вновь застраиваемых промышленных предприятий, городов и других населённых пунктов;

2) сельскохозяйственный дренаж - для осушения почвогрунтов на площадях, занятых сельскохозяйственными и лесными культурами;

3) строительный дренаж - для временного (на период строительства) понижения уровня подземных вод на отдельных участках строительства;

4) противооползневой дренаж - для понижения уровня подземных вод в оползневых склонах с целью повышения их устойчивости;

5) дорожный (для авто- и железных дорог) дренаж - для понижения уровня подземных вод в основании дорог или же для осушения тела дорожного полотна в насыпи;

6) аэродромный дренаж - для осушения грунтов оснований лётных полей аэродромов и улучшения их строительных свойств и предотвращения выпучивания глинистых и пылеватых грунтов при их промерзании.

Конструктивные особенности подземных дренажей

В зависимости от конструктивных особенностей дренажных устройств, предназначенных для захвата (каптажа) дренажных вод, можно выделить следующие системы подземных дренажей: горизонтальные, вертикальные и комбинированные.

Горизонтальные дренажи являются наиболее распространёнными в городском строительстве. Они представляют собой открытые лотки, но чаще перфорированные трубы, снабжённые фильтрующим устройством. Трубы заглубляют в водоносный пласт ниже уровня грунтовых вод и уклады­вают с продольным уклоном, обеспечивающим безнапорное движение при неполном заполнении коллектора.

Вертикальный дренаж проектируют в тех случаях, когда при наличии мощного водоносного горизонта требуется большое понижение УГВ, а горизонтальный дренаж нецелесообразно закладывать на большой глубине. Он представляет собой группу трубчатых колодцев, объединённых общими водоотводными и сбросными сетями. Фильтрующую часть этих колодцев значительно заглубляют в водоносный пласт, обеспечивая поддержание свободного уровня воды в колодцах на большой глубине.

Комбинированный дренаж представляет собой сочетание вертикальных дhен с самотечным горизонтальным коллектором.

Типы дренажей

В зависимости от расположения дренажа по отношении к водоупору дренажи могут быть совершенного или несовершенного типа.

Дренаж совершенного типа закладывается на водоупоре. Грунтовые воды поступают в дренаж сверху и с боков. В соответствии с этими условиями дренаж совершенного типа должен иметь дренирующую обсыпку сверху и с боков (рис.26) .

Рис.26. Дренаж совершенного типа

Дренаж несовершенного типа закладывается выше водоупора. Грунтовые воды поступают в дренажи со всех сторон, поэтому дренирующая обсыпка должна выполняться замкнутой со всех сторон.

Рис. 27. Дренаж несовершенного типа

Исходные данные для проектирования дренажей

Для составления проекта дренажа необходимы следующие данные и материалы:

техническое заключение о гидрогеологических условиях строительства;

план территории в масштабе 1:500 с существующими и проектируемыми зданиями и подземными сооружениями;

проект организации рельефа;

планы и отметки полов подвальных помещений и подполий зданий; планы, разрезы и развертки фундаментов зданий;

планы, продольные профили и разрезы подземных каналов.

В техническом заключении о гидрогеологических условиях строительства должны быть даны характеристики подземных вод, геолого-литологического строения участка и физико-механических свойств грунтов.

В разделе характеристики подземных вод должны быть указаны:

причины образования и источники питания подземных вод;

режим подземных вод и отметки появившегося, установившегося и расчетного уровней подземных вод, а в необходимых случаях высота зоны капиллярного увлажнения грунта;

данные химического анализа и заключение об агрессивности подземных вод по отношению к бетонам и растворам.

В геолого-литологическом разделе дается общее описание строения участка. В характеристике физико-механических свойств грунтов должны быть указаны:

- гранулометрический состав песчаных грунтов;

- коэффициенты фильтрации песчаных грунтов и супесей;

- коэффициенты пористости и водоотдачи;

- угол естественного откоса и несущая способность грунтов.

К заключению должны быть приложены основные геологические разрезы и «колонки» грунтов по буровым скважинам, необходимые для составления геологических разрезов по трассам дренажей.

Page 19

Поверхность территории надлежит повышать:

- для освоения под застройку затопленных, временно затапливаемых и подтопленных территорий;

- для использования земель под сельскохозяйственное производство;

- для благоустройства прибрежной полосы водохранилищ и других водных объектов.

Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории: почвенно-геологических, зонально-климатических и антропогенных; функционально-планировочных, социальных, экологических и других, предъявляемых к территориям под застройку.

Проект вертикальной планировки территории с подсыпкой грунта следует разрабатывать с учетом плотности застройки территории, степени выполнения ранее предусмотренных планировочных работ, классов защищаемых сооружений, изменений гидрологического режима рек и водоемов, расположенных на защищаемой территории с учетом прогнозируемого подъема уровня грунтовых вод.

При защите территории от затопления подсыпкой отметку бровки берегового откоса территории следует принимать не менее чем на 0,5 м выше расчетного уровня воды в водном объекте с учетом расчетной высоты волны и ее наката.

Отвод поверхностного стока с защищенной территории следует осуществлять в водоемы, водотоки, овраги, в общегородские канализационные или ливневые системы.

При осуществлении искусственного повышения поверхности территории необходимо обеспечивать условия естественного дренирования подземных вод. По тальвегам засыпаемых или замываемых оврагов и балок следует прокладывать дренажи, а постоянные водотоки заключать в коллекторы с сопутствующими дренами.

Осуществлять работы по искусственному повышению поверхности территории путем отсыпки грунта или намыва.

Проект намыва грунтов разрабатывается организацией, проектирующей возведение сооружений из грунтовых материалов способами гидромеханизации на основе проекта инженерной подготовки территории к строительству;

- генерального плана города или плана детальной планировки микрорайона;

- генерального плана строительства промышленного объекта или проекта застройки территории отдельными сооружениями.

При расположении проектируемой намывной территории на берегах рек, естественных водоемов и водохранилищ или в их акватории отметки поверхности намываемого массива устанавливаются, исходя из требования защиты территории от затопления и подтопления при максимальных расчетных уровнях высоких вод.

Превышение отметок поверхности намывной территории над этими уровнями (с учетом высоты волны и ее нагона в водохранилище) должно быть не менее 1 м. При этом дополнительно следует учитывать удаленность зданий и сооружений от береговой линии; характер подземных сооружений и коммуникаций; минимально допустимую глубину нахождения подземных вод под сооружениями, а также наличие системы инженерной защиты (дамбы, дренажи и др.), предусмотренной проектом.

Для намыва, как правило, следует использовать естественные песчаные грунты. Вместе с тем с учетом назначения и зональности намыва, а также местными природно-техническими условиями, допускается частичное использование грунтов иного вида (крупнообломочных, пылеватых и глинистых, в том числе из вскрыши карьеров, и техногенно-образованных - золы, шлаки и др.), если они отвечают требованиям, предъявляемым к данной категории намывной территории.

В проекте, а также в выпускаемых на его основе Технических условиях на ведение намыва, должна быть учтена специфическая способность намывных грунтов уплотняться и упрочняться во времени.

Основные проектные решения по намыву должны быть в максимальной мере взаимоувязаны с инженерно-геологическим районированием территории; генеральным планом ее застройки; расчетными параметрами режима водохранилищ и рек, а также намечаемой системой мероприятий по инженерной защите территории от затопления, подтопления и опасных геологических процессов, предусмотренных проектом ее строительного освоения.

При наличии соответствующих указаний Технического задания в проекте прорабатываются следующие решения:

- намыв площадного дренажа из крупнообломочных грунтов или крупных и средней крупности песков на участках распространения слабофильтрующих грунтов во избежание образования техногенной верховодки в массиве (толще) намывных грунтов и для ускорения процесса их консолидации;

- намыв избыточных толщ песков до проектной отметки намывной территории для дополнительной консолидации подстилающих, сильносжимаемых глинистых и биогенных грунтов;

- устройство средствами гидромеханизации дренажных прорезей с замывом их хорошо дренирующим материалом для ускорения консолидации сильносжимаемых грунтов и уменьшения опасности подтопления намывной территории;

- экранирование подстилающих грунтов, загрязненных промстоками, путем намыва на них слоя глинистых грунтов;

- намыв противосуффозионного экрана из пылевато-глинистых грунтов при наличии поверхностных форм карстово-суффозионных проявлений для их исключения после создания намывной территории, а также замыв карстовых воронок и понижений в рельефе;

- удаление в необходимых случаях торфов и слабых грунтов, а также илов на дне замываемых водоемов для исключения значительных и длительных осадок намывного основания; неблагоприятных условий формирования свойств намывных грунтов, а также для исключения затруднений в их искусственном уплотнении, особенно в тех случаях, когда проектом не предусматривается прорезка этих грунтов сваями.

Намыв грунтов в районах распространения закарстованных грунтов на просадочные грунты (в грунтовых условиях 1-го типа просадочности), а также на набухающие, засоленные и загрязненные промстоками грунты допускается только при соответствующем обосновании.

При использовании песков, как наиболее распространенного грунтового материала для намыва, необходимо определять следующий комплекс характеристик:

компонентный состав (минеральный, химический, биологический);

гранулометрический состав;

степень гранулометрической неоднородности песчаных грунтов (с определением комплекса показателей, регламентируемых нормативными документами для намывных грунтов);

- морфологию частиц песчаной размерности (угловатость, сферичность, шероховатость или общую обработанность);

- предельные плотности сложения (минимальную и максимальную плотности сухого песка);

- показатели влагоемкости (максимальную, молекулярную, капиллярную);

- оптимальную влажность уплотнения;

- коэффициент фильтрации и степень фильтрационной анизотропии, определяемой при фактической плотности намытых грунтов, с учетом изменения ее во времени.

Page 20

Гидромеханическую разработку грунта применяют при возведении гидротехнических сооружений, устройстве больших водоемов, дорожных насыпей и выемок, а также при намыве территорий под застройку в прибрежных зонах водных акваторий и на заболоченных участках в районах нового освоения. Этот способ предусматривает полную механизацию всех процессов разработки, транспортировки и укладки грунта в сооружения, снижая стоимость и трудоемкость работ по сравнению с применением землеройных и землеройно-транспортных машин. Однако эффект получают лишь при больших объемах земляных работ, так как требуется прокладка трубопроводов, устройство эстакад и других сооружений.

Разработка грунта гидромониторами основана на разрушении грунта струей воды, вытекающей из насадки под давлением 2,5...15 МПа. Размытый грунт, смешиваясь с водой, образует полужидкую массу, называемую пульпой. Пульпу собирают в специальные углубления — зумпфы, откуда перекачивают грунтовым насосом по трубам к месту укладки.

После отфильтрования воды грунт осаждается, а вода может быть возвращена в водоем или использована повторно. В случае благоприятного рельефа местности пульпу транспортируют самотеком по специальным лоткам.

Плотный грунт размывают гидромонитором преимущественно встречным забоем (рис. 42, а), а рыхлый несвязанный грунт — попутным забоем (рис. 42, б).

Рис. 42 Схема разработки и транспортировки грунта гидромеханическим способом

а — гидромонитором встречным забоем транспортировкой пульпы землесосом; б — то же.попутным забоем; в — плавучий земснарядом; 1 – землесос; кол (зумпф); 3 – гидромонитор; 4- забой; 5 – всасывающая труба; 6 — баржа с насосной установкой; 7- пульпопровод; 8- грунтовое обвалование. 9 – площадка намыва.

Разработка грунта встречным забоем более производительна, однако расположение гидромонитора в мокрой среде затрудняет его эксплуатацию.

Разработка грунта землесосными снарядами.Земснаряд представляет собой самоходное или несамоходное судно, на котором смонтировано оборудование по забору грунта из подводного забоя и его транспортировке к месту укладки. Грунт со дна водоема всасывают через трубу, подвешенную к специальной стреле на земснаряде (рис. 42, в). При разработке плотных грунтов трубу оборудуют специальной вращающейся рыхлительной головкой. Земснаряд с помощью плавучего пульпопровода соединяют с магистральным трубопроводом, проложенным по берегу.

Намыв грунта в сооружении осуществляют слоями по 200...250 мм, разбивая рабочую площадь в плане на отдельные карты — захватки. Перед началом намыва по контуру карты сооружают бульдозером земляной вал на высоту первого слоя пульпы и водосборный (дренажный) колодец, которые перед намывом очередного слоя наращивают.

Грунт намывают эстакадным и безэстакадным способами.

При эстакадном способе магистральный пульпопровод на участке намыва размещают на деревянной эстакаде выше будущей насыпи. При безэстакадном способе его укладывают вдоль оси возводимой насыпи по одну или обе стороны ее основания, в зависимости от ширины насыпи и рельефа местности. На пульпопроводе через каждые 200...300 мм устанавливают специальные патрубки для подачи пульпы в карту намыва.

Эстакадный способ требует значительного расхода древесины на возведение опор, но при этом отпадает необходимость в периодической перекладке выпускных патрубков и их наращивании.

Укладка грунта в насыпь намывным способом обеспечивает его необходимую плотность и, как правило, исключает искусственное уплотнение

Расположение карт намыва должно определяться инженерно-геологическим районированием подготавливаемой территории и намечаемым генпланом ее застройки (для обеспечения создания участков под застройку разными классами сооружений и учета влияния грунтовых условий естественного основания на формирование свойств намывных грунтов).

Расположение пульповодов, ограждающих дамб и дамб обвалования, водосбросных колодцев и прудов-отстойников следует принимать такими, чтобы исключить попадание зданий и сооружений I и II классов на места стыка намывных карт и в зоны прудов-отстойников.

Предпочтение следует отдавать применению безэстакадного способа намыва с послойной (0,5 - 1,0 м) укладкой грунтов при интенсивности намыва, отвечающей водоотдаче намывных грунтов, водопроницаемости (дренирующей способности) подстилающих грунтов и положению (глубины залегания) уровня подземных вод. В необходимых случаях следует предусматривать отдых карт намыва после возведения каждого яруса.

Особое внимание следует уделять недопущению укладки в намываемую толщу глинистых грунтов, существенно снижающих несущую способность подготавливаемого основания и способствующих образованию техногенной верховодки.

При соответствующем обосновании допускается проводить намыв грунтов одним слоем на всю высоту создаваемого намывного массива.

При укладке грунтов намывом в воду необходимо учитывать характерное для таких условий снижение плотности намывных грунтов с глубиной водоема - уменьшение плотности сухого песка по 0,01 г/см3 на каждый метр глубины водоема.

Технология намыва должна отвечать требованиям охраны окружающей среды: предусматривать оборотное водоснабжение, минимальный сброс отмываемых тонкодисперсных частиц в поверхностные водоемы, рекультивацию снимаемого почвенного покрова, рекультивацию карьеров, расположенных вне русла рек или водоемов, и другие мероприятия.

Page 21

Современный опыт градостроительного проектирования позволил выявить определенные тенденции в выборе основных мероприятий (таблица 15).

Таблица 15

Проектирование водооградительных сооружений включает определение основных параметров поперечного сечения дамбы и земляной насыпи, типа и конструкции одежды берегоукрепления.

Параметры водооградительных сооружений в значительной степени зависят от их высоты. Ее назначают из условий некоторого превышения гребня дамбы или бровки подсыпки над расчетным ГВВ (рис. 43.). Это превышение состоит из нескольких величин, определяемых капитальностью сооружений и особенностями ветрового режима акватории.

В зависимости от класса капитальности сооружения назначают величину запаса а, характеризующего возвышение верха сооружения над горизонтом высоких вод. Как правило, капитальность водооградительных дамб относят к III классу, поэтому величину запаса принимают не менее 0,7 м. Возвышение отметки бровки насыпи при подсыпке территории принимают не менее 0,5 м. На крупных водоемах учитывают кроме запаса α величину ветрового нагона ∆h и высоту всплеска волны hB или ее наката на откос hн .

Отметку верха водооградительных сооружений Нс определяют по двум формулам. При вертикальном берегоукреплении:

Нс = Нгвв + α + ∆h + hB,

где принятое обозначение величин см. на рис. 28, б. Подъем горизонта под влиянием ветрового нагона определяют по данным местных наблюдений, высоту волны и ее наката — по нормативным документам.

Если берегоукрепление откосное, то:

Нс = Нгвв + α + ∆h + hн,

где обозначения см. на рис. 28, а.

В тех случаях, когда водооградительные сооружения трассируют вдоль берега, сжимая русловой поток, в формулы необходимо добавить запас на возможное превышение ГВВ, вызванное уменьшением поперечного сечения реки.

Рис. 43. Поперечные профили обделки берегов сооружений защиты от затопления (на схемах а и б обозначены величины, слагающие запас высоты сооружений)

Берегозащитные сооружения, предотвращающие подмыв берегов и деформацию русла рек, проектируют на основе генеральной схемы берегоукрепления, где учтены перспективы развития населенных мест. На территориях, непосредственно используемых для градостроительных нужд, предусматривают дополнительно меры активной защиты, включающие расширение существующих и создание искусственных пляжей в комплексе с сооружениями, их удерживающими.

Формы и конструкции берегоукрепления многообразны. Они зависят от назначения проектируемой территории, высоты водоограднтельного сооружения, гидрогеологических и климатических условий района строительства, определяющих нагрузки, и воздействия на конструкцию. Принципиальные схемы поперечных профилей берегоукрепления. отражающие возможное многообразие существующих вариантов, показаны на рис. 43. Откосный и вертикальный профили обделки берега (рис. 43, а и б) являются наиболее распространенными в городских набережных.

Откосно-вертикальная схема а набережной находит применение при относительно больших глубинах в прибрежной полосе и в условиях сгона-нагона воды на устьевых участках рек (рис. 43, в). Однако по архитектурным соображениям набережные этого типа могут быть возведены и на мелководье, но тогда высоту вертикальной части набережной делают не более 2-3 м. На реках с высокими паводками и крутыми возвышенными берегами находят широкое применение набережные, выполненные по схеме г с горизонтальной площадкой или без нее.

На берегах морей, рек, каналов при амплитуде приливно-отливных и сезонных колебаний до 5-6 м берегоукрепление проектируют по (рис. 43, д), в виде криволинейного силуэта. Если прибрежные территории подвержены воздействию прибойных и разбивающихся волн, то верхнюю часть криволинейной зоны целесообразно выполнять с обратным уклоном, проектируя поперечный профиль по (рис. 43, е). Это позволяет исключить выплескивание воды на берег при отсутствии ветра.

Природоохранные мероприятия

В проекте инженерной защиты территории от затопления и подтопления следует предусматривать:

- предупреждение опасных размывов русла, берегов, а также участков сопряжения защитных сооружений с неукрепленным берегом, вызываемых стеснением водотока защитными дамбами и береговыми укреплениями ;

- сохранение вокруг оставляемых на защищаемой территории водоемов древесно-кустарниковой и луговой растительности, лесонасаждений;

- осуществление на защищаемой территории комплекса агротехнических, луголесомелиоративных и гидротехнических мероприятий по борьбе с водной эрозией;

- предупреждение загрязнения почвы, водоемов, сельскохозяйственных земель и территорий, используемых под рекреацию, возбудителями инфекционных заболеваний, отходами промышленного производства, нефтепродуктами и ядохимикатами;

- сохранение естественных условий миграции животных в границах защищаемой территории;

- сохранение или создание новых нерестилищ взамен утраченных в результате осушения пойменных озер, стариц и мелководий водохранилищ;

- предупреждение гибели и травмирования рыб на объектах инженерной защиты;

- сохранение на защищаемой территории естественных условий обитания животных;

- сохранение на защищаемой территории режима водно-болотных угодий, используемых перелетными водоплавающими птицами во время миграций.

Системы инженерной защиты следует проектировать с учетом особенностей природоохранных, санитарно-гигиенических и противопаразитарных требований для каждой природн6ой зоны, а также данных территориальных комплексных систем охраны природы.

При размещении сооружений инженерной защиты и строительной базы необходимо выбирать земли, не пригодные для сельского хозяйства, либо сельскохозяйственные угодья низкого качества. Для строительства сооружений на землях государственного лесного фонда следует выбирать не покрытые лесом площади или площади, занятые кустарниками или малоценными насаждениями.

Не допускается нарушение природных комплексов заповедников и природных систем, имеющих особую научную или культурную ценность, в том числе в пределах охранных зон вокруг заповедников.

При создании объектов инженерной защиты на сельскохозяйственных землях и застроенных территориях не должны нарушаться процессы биогеохимического круговорота, оказывающие положительное влияние на функционирование природных систем.

Санитарно-оздоровительные мероприятия необходимо проектировать с учетом перспектив развития населенных пунктов. Не следует допускать образования мелководных зон, а также зон време6нного затопления и сильного подтопления вблизи населенных пунктов.

Расстояние от водоемов до жилых и общественных зданий должно устанавливаться органами санитарно-эпидемиологической службы в каждом конкретном случае.

Все проекты инженерной защиты должны содержать оценку возможных последствий техногенных воздействий на окружающую природную среду, основывающуюся на прогнозах динамики природных процессов: геодинамических, гидрологических, гидрохимических, геотермических, биологических, возникающих в результате воздействия затопления и подтопления, а также прогнозов изменений паразитологической ситуации.

При устройстве защитных сооружений допускается применять в качестве строительных материалов грунты и отходы производства, не загрязняющие окружающую природную среду.

Выемка грунта ниже створа защитных сооружений для наращивания дамб не допускается.

Не допускается подрезка склонов, разработка карьеров местных материалов в водоохранной зоне водоемов и водотоков.

При наличии на защищаемых территориях хозяйственно-питьевых водоисточников следует составлять прогноз возможных изменений качества воды после строительства защитных сооружений для разработки водоохранных мероприятий.

В проектах строительства объектов инженерной защиты необходимо предусматривать централизованное водоснабжение и канализацию защищаемых населенных пунктов с учетом существующих гигиенических требований.

Вокруг источников хозяйственно-питьевого назначения, расположенных на защищаемой территории, надлежит создавать санитарные зоны охраны, отвечающие требованиям «Положения о порядке проектирования и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения».

В местах пересечения сооружениями инженерной защиты (нагорными каналами, дамбами обваловывания и т.д.) путей миграции животных надлежит:

Выносить сооружения за границу путей миграции;

Выполнять откосы земляных сооружений уположенными и без крепления, обеспечивающими беспрепятственное прохождение животных;

Заменять участки каналов со скоростями течения, опасными для переправы животных, на трубопроводы..

Page 22

На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим, поскольку набережные являются одним из доминирующих элементов городской среды.

Наиболее капитальным и обладающим высокими архитектурными свойствами является вертикальный тип в виде набережной стенки (рис. 39, а). Высокая стоимость такого типа берегоукрепления ограничивает его применение лишь условиями размещения в пределах плотной застройки и особой технической необходимости. Поэтому вертикальные стенки проектируют в центральных районах крупных городов и на особо ответственных участках реки. В остальных случаях устраивают откосные берегоукрепления, которые по сравнению с предыдущим типом отличаются простотой и невысокой стоимостью (рис. 39, б).

Рис. 39

Поперечный профиль береговой полосы проектируют по различным схемам в зависимости от ее градостроительного использования, рельефа местности и особенностей водоема.

По архитектурным требованиям высоту набережной ограничивают 5-6 м, поэтому, когда по условиям береговой полосы или уровенного режима необходима более высокая стенка, переходят на двухъярусный поперечный профиль (рис. 39, в). Городские набережные ограждают парапетами, железобетонными или металлическими решетками. Высоту ограждений принимают в пределах 0,9-1 м. Поверхность набережных облицовывают из камней морозостойких и невыветривающихся пород, но иногда оставляют в бетоне, учитывая при этом требования эстетики берегоукрепления.

Конструкции набережных

Конструкции набережных — стенок можно разделить на два основных типа: гравитационные и свайные. Набережные первого типа проектируют в виде массивной подпорной стенки или уголковой, более легкой конструкции. По экономическим соображениям область их применения ограничена основаниями, сложенными из прочных пород, затрудняющих внедрение свай.

Свайные набережные располагают на любых основаниях, кроме скальных, но чаще их используют в грунтах песчаных или глинистых. Описываемые конструкции состоят из тонких подпорных стенок (больверков) и свайных ростверков. Безанкерные больверки являются простейшим типом вертикального крепления берега. Свободная их высота (расстояние от дна водоема до верха стенки) обычно не превышает 3-4 м. При использовании в конструкции экранирующих и разгружающих устройств свободная высота стенки на благоприятных грунтах основания может быть повышена до 4,5-6 м.

При такой высоте рационально использовать заанкерованные конструкции больверков, что объясняется возможностью появления деформации в безанкерные стенках, особенно при размещении рядом с ними транспортных путей.

Низкие свайные ростверки широко используют в конструкциях городских набережных на реках и каналах, обнажающихся при низких уровнях водоема практически по всей высоте. Свободная высота набережных такого типа не превышает 5 м.

Рис. 40. Конструкции берегоукрепления:

1 — свайное поле; 2 — ростверк; 3 — вертикальная навесная панель; 4 — глухой парапет; 5 — монолитная стенка; 6 — дренаж; 7 — дренажный выпуск; 8 — каменная отмостка; 9 —песок; 10 — облицовка из камня; 11 — сборная стенка; 12 — илистые отложения; 13 — скальный грунт

Высокие свайные ростверки имеют много конструктивных разновидностей. Одна из наиболее распространенных показана на рис. 40, а. Ростверк, расположенный над горизонтом межени, устраивают без предварительного водоотлива, что объясняет широкое использование этой конструкции в городских набережных. Вертикальные усилия воспринимают сваи и шпунт, а горизонтальные — вертикальный навесной блок, являющийся одновременно ограждающей конструкцией.

Гравитационные стенки на естественном основании, изображенные на (рис. 40, б, в), устраивают, как правило, предусматривая предварительное возведение оградительных перемычек и водоотлива, что необходимо для выполнения строительных работ. В зоне водохранилищ такие стенки возводят до его заполнения водой или в период «сработки» уровня. Конструкции массивных монолитных бетонных и выложенных из камня (рис. 40, г) стенок применяют редко из-за того, что они не удовлетворяют современным требованиям индустриальности, но эти конструкции издавна использовали в портовом строительстве, речных и морских берегоукреплениях. Волноотбойные стенки устраивают обычно из массивного бетона с защищаемой от истирания лицевой гранью. Наружное очертание стенки принимают закругленной формы, обеспечивающей отбрасывание волновых всплесков в сторону моря.

Гравитационные стенки уголкового типа отличаются легкостью конструкции по сравнению с массивными (рис. 40, д и e). Их удерживают в устойчивом состоянии преимущественно за счет массы грунтовой засыпки, прижимающей горизонтальную часть уголка.

Конструкцию берегоукрепления рассчитывают на устойчивость и прочность, учитывая постоянные и временные нагрузки и воздействия, руководствуясь рекомендациями СНиПа.

Рассмотренные выше конструкции свайных и гравитационных набережных-стенок естественно не исчерпывают все многообразие существующих, что объясняется разнообразием конкретных условий проектирования. Вместе с тем, они дают представление о принципиальных конструктивных решениях стенок, подробные сведения о которых изложены в специальной литературе .

Page 23

Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰) и значительно меньше (12‰) с поверхности суши и выпадает на поверхность океана или суши в виде дождя и снега. При постоянном круговом обращении воды между сушей и океаном общее количество осадков X, выпавших на поверхность суши, равняется количеству потерь на испарение Z, подземному стоку Y1 и поверхностному стоку Y2 .Уравнение водного баланса может быть выражен формулой.

X= Z + Y= Z + Y1 + Y2

В нашей стране существует положительный водный баланс, т.е. среднее годовое количество осадков превышает среднее годовое количество испарений влаги.

Количество выпавших на поверхность почвы осадков измеряют в линейных и объемных единицах. В линейных единицах измеряют среднегодовое и среднемесячное количество осадков H, мм, характерное для данного климатического района, а также интенсивность отдельных дождей і, мм/мин. В технических расчетах принимают объемную единицу измерения количества выпавших осадков g, выраженную в л/с на 1 га.

Каждый дождь характеризуется интенсивностью (іили g), количеством осадков, выпавших за единицу времени, периодом продолжительности дождя и вероятностью его выпадения, т.е. вероятностью повторения такого дождя за тот или иной период наблюдений, лет. Между интенсивностью дождя и его продолжительностью существует определенная зависимость, которая выражается формулой.

g = A/tn,

где g– интенсивность дождя, л/с на 1 га; t – период продолжительности дождя, мин; А и n- параметры, зависящие от климатического района расположения населенного пункта и принятого периода с.

Из приведенной зависимости следует, что более продолжительные дожди имеют меньшую интенсивность, и наоборот максимальное за год – 16 305 мм (1899 г.) и 24 326 (1947 г.). В центральной части европейской территории России среднегодовое количество осадков постепенно убывает при движении с запада на восток. У западных границ России среднегодовая норма осадков достигает 650 – 700 мм в год. У западных склонов Уральского хребта среднегодовая норма осадков снова увеличивается до 600 – 700 мм в год.

Наибольшее количество осадков в год на территории России выпадает на восточном берегу Черного моря, а также в горах Алтая, на склонах, обращенных к Тихому океану.

Организация стока поверхностных вод.Организация стока поверхностных (ливневых и талых) вод непосредственно связана с вертикальной планировкой территории. Осуществляется организация поверхностного стока при помощи общетерриториальной водосточной системы, которая проектируется таким образом, чтобы собрать весь сток поверхностных вод с территории и отвести в места возможного сброса или на очистные сооружения, не допустив при этом затопления улиц, пониженных мест и подвалов зданий и сооружений. Организацию поверхностноговодотвода осуществляют со всех городских территорий. Для этой цели используют открытую и закрытую водосточную системы города, которые выводят поверхностный сток за городскую территорию или на очистные сооружения.

Типы дождевой сети

Система дождевого водоотведения может быть открытого, закрытого и смешанного типов.

Открытая система представляет собой комплекс канав, кюветов, лотков и выпусков упрощенных конструкций, создаваемых при решении вопросов наружного благоустройства объектов.

Закрытая системавключает в себя колодцы-дождеприемники, сеть подземных канализационных трубопроводов с колодцами различного назначения и выпуски дождевых вод в водоемы или на пониженные участки местности. При очистке дождевого стока эта система дополняется регулирующими резервуарами и очистными устройствами, если предусматривается отдельная очистка.

Смешанная сеть имеет элементы открытой и закрытой сети.

Глубина заложения ливневого коллектора зависит от геологических условий грунта и глубины промерзания. Если в районе строительства грунт не промерзает, то минимальная глубина заложения водостока составляет 0,7 м.

Обычно водосточная сеть проектируется с продольным уклоном 5‰, в условиях равнинного рельефа - 4‰. Такой уклон позволяет обеспечить непрерывность движения ливневых вод в коллекторе и предотвращает его заиливание.

Максимальные уклон коллектора принимают таким, при котором скорость движения воды составляет 7 м/с, а для металлических коллекторов 10 м/с. При больших уклонах коллекторы могут выйти из строя из-за возникновения гидравлического удара.

Выпуски водосточной сети по санитарным соображениям желательно устраивать вне границ застройки города в очистные сооружения (отстойники, поля фильтрации).

Открытая дождевая сеть

Стоит из уличной и внутриквартальной. В сети выделяют кюветы и лотки, перепускные лотки, удаляющие воду из пониженных мест территории, и канавы, отводящие воды с больших площадей бассейна. Иногда открытую сеть дополняют русла малых рек и каналы.

Лотки служат для направления стекающей воды с территории кварталов и микрорайонов, с территории зеленых насаждений к кюветам и канавам. Кюветы являются обычно элементами дорог, канавы служат для сброса и отведения в водоемы или иные места поверхностных вод (дождевых и талых). В открытой системе водоотвода с территории города канавы являются основным элементом. При неблагоприятных природных условиях (при наличии оползней, оврагов, при крутом рельефе) лотки и канавы применяют в качестве одного из мероприятий по ограждению склонов от размыва, по организации) стока поверхностных вод на откосах. В этих случаях канавы обычно играют роль нагорных, перехватывающих верховой сток. Поперечное сечение лотков, кюветов и канав показано на схемах (рис.17).

Рис. 17. Монолитные и сборные лотки и кюветы открытой водосточной сети: а — бетонный бортлоток; б, в — притротуарный монолитный и сборный лотки; г — то же, комбинированный с одерновкой; д — сборный лоток для канавы; е —то же, из элементов для прокладки теплосети; ж — сборный телескопический лоток

Для обеспечения нормальной эксплуатации городских улиц во время дождей, таяния снега глубина наполнения лотка ограничивается - она не должна превышать 4-5 см от верха бортового камня. Проезжая часть не должна затапливаться на ширину более 2-3 м.

Размеры поперечных сечений отдельных элементов сети определяют расчетом. При небольших площадях стока размеры поперечных сечений лотков и кюветов не рассчитывают, а принимают по конструктивным соображениям с учетом стандартных габаритов. В городских условиях водоотводящие элементы укрепляют по всему дну или по всему периметру. Крутизну откосов кюветов и каналов (отношение высоты откоса к его заложению) устанавливают в пределах от 1:0.25 до 1:0.5. Лотки и кюветы проектируют вдоль улиц. Трассы водоотводных каналов прокладывают, максимально приближаясь к рельефу, по возможности вне границ застройки.

Поперечное сечение кюветов и лотков проектируют прямоугольной, трапецеидальной и параболической, канав – прямоугольной и трапецеидально. Наибольшую высоту кюветов и канав ограничивают в городских условиях. Ее делают не более 1.2 м (1.0 м – предельная глубина потока, 0.2 м – наименьшее превышение бровки кювета или канавы над потоком).

Наименьшие уклоны лотков проезжей части, кюветов и водоотводящих канав принимают в зависимости от типа покрытия( табл. 3). Эти уклоны обеспечивают наименьшую незаиливающую скорость движения дождевых вод (не менее 0.4 – 0.6 м/с). На участках территории, где уклоны рельефа больше тех, при которых возникают максимальные скорости течения, проектируют специальные сооружения, быстротоки, ступенчатые перепады .

Таблица 8

Вид покрытия Наименьший уклон, %
Лотки проезжей части при асфальтобетонном покрытии 0,3
То же, при брусчатом или щебеночном покрытии 0,4
То же, при булыжной мостовой 0,5
Отдельные лотки и кюветы 0,5
Водоотводные канавы 0,3

Вообще открытые канавы на территории города нежелательны. Но при открытой системе водоотвода они устраиваются. Форма канав обычно трапециевидная: наименьшая ширина по дну - 0,3 м, наименьшая глубина - 0,4 м. Наибольшая глубина воды в канавах в пределах города -1м. Возвышение бровки над наивысшим горизонтом воды должно быть Не менее 0,2 м. Минимальный продольный уклон по дну канавы - 0,005. В южных районах (IV и V климатических зонах) можно минимальный продольный уклон уменьшить до 0,3%. В городах канавы обычно устраивают с укрепленными откосами и дном. Типы укрепления: мощение камнем по грунту или по щебню в один слой; крепление плитами - бетонными или каменными (тесанными); асфальтирование откосов и дна; бетонное укрепление - монолитное, сборное, железобетонное (монолитное, сборное). Крутизна откосов принимается в зависимости от вида грунта и крепления откосов(табл. 9).

Таблица 9

Допустимая крутизна откосов

Грунт русла канав и кюветов Предельная крутизна откосов
Пески пылеватые 1 : 3
Пески мелкие, средние и крупные:  
- рыхлые и средней плотности 1 : 2
- плотные 1 : 1,5
Супеси 1 : 1,5
Суглинки и глины 1 : 1,25
Выветрившаяся скала 1 : 0,25

Закрытая дождевая сеть

К специальным сооружениям закрытой дождевой сети относят: дождеприемные и смотровые колодцы, ливневой коллектор, быстротоки, водобойные колодцы и пр.

Дождеприемные колодцы устраиваются для обеспечения полного перехвата дождевых вод в местах понижения проектного рельефа, на выездах из кварталов, перед перекрестками, со стороны притока воды, обязательно вне полосы пешеходного движения(рис. 18). По магистралям дождеприемные колодцы размещают в зависимости от продольных уклонов (табл. 10)

Таблица 10

Продольный уклон улиц і, %, шириной до 30 м До 0,4 0,4 до 0,5 0,6 до 1 1…3
Расстояние между дождеприемниками,1, м

Рис. 18. Схема размещения дождеприемных колодцев на перекрестках

Ливневой дождевой коллектор, расположенный вдоль магистрали, дублируется, если ширина проезжей части магистрали превышает 21 м или, если ширина магистрали в красных линиях более 50 м (рис. 19, в). Во всех остальных случаях применяют схемы, изображенные на (рис. 19, а, б).

а) б) в)

Рис. 19. Расположение дождеприемных колодцев в плане магистрали: 1 – коллектор, 2 – водосточная ветка, 3 – дождеприемый колодец, 4 – смотровой колодец

При необходимости, дождеприемные колодцы делают комбинированными: для приема воды с проезжей части и для принятия вод из дренажных систем (дрен).

Смотровые колодцы. Смотровые колодцы устраивают на водоотводящей сети для осмотра и наблюдения за работой трубопроводов, для выполнения эксплуатационных мероприятий на сети. Колодцы бывают линейными, поворотными, узловыми, перепадными, контрольными и промывочными. Линейные смотровые колодцы устраивают на прямолинейных участках сети на расстоянии друг от друга.

При значительных продольных уклонах местности на трассе коллектора устраиваются быстротоки,водобойные колодцы или применяются чугунные или стальные трубы.

Размещаются смотровые колодцы на водосточной сети в местах изменения направления уклона и диаметра коллекторов, а также в местах присоединения боковых коллекторов и веток дождеприемных колодцев. На прямых участках смотровые колодцы размещаются в зависимости от диаметра коллектора (табл. 11).

Таблица 11

Диаметр водостока, м Расстояние между колодцами, м
0,3 50-60
0,4-0,6 60-70
0,7-1,0 60-80
1,2-1,5 70-100
более 1,5 80-130

Наиболее распространенным типом колодцев является сборная конструкция.

Смотровые колодцы дренажа располагают, как правило, в местах изменения направления в зависимости от контура здания.

Смотровые колодцы состоят из следующих основных элементов: рабочей камеры, горловины и переходной части между ними, основания и люка с крышкой над горловиной(рис. 20).Колодцы могут выполняться из различных материалов: сборных железобетонных элементов, кирпича, бутового камня и других местных материалов. В плане колодцы устраиваются круглыми, прямоугольными или полигональными.

Рис. 20. Основные конструктивные элементы смотрового колодца 1 – люк с крышкой; 2 – горловина колодца; 3 – плита перекрытия; 4 – рабочая камера; 5 – подводящая труба; 6 – отводящая труба; 7 – открытый лоток; 8 – плита основания; 9 – песчаная подготовка, щебеночное основание

Основание колодца состоит из бетонной или железобетонной плиты, уложенной по щебеночному или песчаному основанию. Основной технологической частью смотрового колодца является лотковая часть.

Лоток в колодце делается из бетона, в нижней части он полукруглый, в верхней – имеет вертикальные стенки. С двух сторон лотка создаются полки с уклоном к центру. Рабочая камера должна иметь следующие минимальные размеры: высота hк – 1,8 м, диаметр Dк – 1,0 м. Минимальный диаметр горловины Dг – 0,7 м. Рабочие камеры и горловины оборудуются скобами или лестницами для спуска или подъема. Стенки рабочих камер и горловин могут выполняться из типовых железобетонных элементов – колец и плит.

Смотровой колодец, установленный на повороте трассы трубопровода, называется поворотным, на присоединениях к ним боковых веток – узловым. Их конструкции аналогичны конструкции линейного с тем отличием, что диаметр рабочей камеры определяется из условия размещения внутри колодца кривых поворотов.

Поворотные колодцы предусматриваются в случае изменения направления трассы трубопровода, причем для устранения большого гидравлического сопротивления необходимо, чтобы угол между присоединяемой и отводящей трубами был не менее 90°, а радиус поворота – от 1 до 5 диаметров труб. Лоток такого колодца плавно искривлен (рис. 21).

Рис. 21. Поворотный колодец

Узловые колодцыустраивают в местах соединения двух-трех трубопроводов. Они имеют узел лотков, соединяющих не более трех подводящих труб и одной отводящей. Узловые колодцы на крупных коллекторах называют соединительными камерами (рис. 22).

Рис. 22. Узловой колодец

Контрольные колодцы выполняются в местах присоединения дворовой или внутриквартальной сети к уличной и располагаются за пределами красной линии(красная линия – термин, применяемый в градостроительстве для обозначения условных границ, отделяющих территорию площадей, улиц, проездов и магистралей от территории, отведенной под застройку.Установленный в градостроительстве порядок разрешает строительство зданий только по красной линии или с отступлением от нее в глубину квартала).

Промывные колодцы служат для периодической промывки начальных участков сети, которые имеют малые диаметры. В этом качестве могут использоваться обычные смотровые колодцы и специальные конструкции с запорными устройствами и подводом воды.

На участках территории, где уклоны рельефа больше тех, при которых возникают максимальные скорости течения, проектируют специальные сооружения, быстротоки, ступенчатые перепады.

Перепадные колодцы, размещаемые в местах вынужденных перепадов канализационной сети (при резкой смене глубины заложения), сооружают для уменьшения глубины заложения сети, а также для снижения скорости движения среды. Перепады на канализационных сетях высотой до 3 м устраивают в колодцах в виде вертикальных стенок-рассекателей или стояков с водобойными колодцами. Перепад может быть либо внутри колодца, либо вынесен за его пределы. Высота перепада зависит от диаметра труб и колеблется в пределах от 2 (для диаметров до 600 мм) до 4 м ( для диаметров до 200 мм). При разности отметок не более 0,7 м перепадные колодцы не устанавливаются, а перепад выполняется на лотке. При удельных расходах более 0,3 м/с перепады высотой не более 3 м устраивают, как правило, многоступенчатыми с расстоянием между ступенями 1,5...2 м. На трубопроводах диаметром 600 мм и более перепады высотой более 3 м желательно выполнять в виде водосливов практического профиля (рис. 23 ).

Рис. 23. Типовой перепадный колодец

1—люк с крышкой; 2_ горловина; 3—железобетонная плита; 4 — кольца; 5 — подвесные скобы; 6— консоль: 7— стальная плита: 8 — водобойный приямок; 9 — вертикальный стояк

Рабочие камеры и горловины оборудуются скобами или навесными лестницами для спуска в колодец.

На уровне поверхности земли горловина заканчивается люком с крышкой, который бывает тяжелым и легким. Тяжелый устанавливается на проезжих местах. Установку люков предусматривают на уровне с поверхностью проезжей части – при усовершенствованном покрытии дорог, на 50-70 мм выше поверхности земли – в зеленой зоне, и на 200 мм выше поверхности – на незастроенной территории. При расположении колодцев на территории без покрытия вокруг люка устраивают отмостку для отвода поверхностных вод.

Дождеприемники. Дождеприемник– колодец, состоящий из съемной решетки, стакана и днища с лотком.

Дождеприемники сооружают из монолитного бетона и при сборной конструкции – из железобетонных элементов.

Сборные железобетонные дождеприемники состоят из днища, лотка, рабочей камеры с перекрытием, чугунного люка с решеткой (Рис. 24).

В плане дождеприемники имеют прямоугольную форму размером 0,6X0,9 м или круглую форму диаметром 0,8 м.

Глубина заложения основания дождеприемника без осадочной части, как правило, должна быть не менее 0,8 м. В пучинистых грунтах глубина заложения основания дождеприемника и отводной трубы не должна быть меньше средней глубины промерзания грунта.

Из дождеприемника дождевая вода поступает в закрытый водосток по соединительной ветке диаметром 200-300 мм, укладываемой в низовой части дождеприемника. Длина присоединения (ветка) от дождеприемника до первого смотрового колодца на коллекторе должна быть не более 40 м. Дождеприемники следует размещать так, чтобы при расчетной интенсивности дождя тротуара не заливались водой.

При неудачном расположении решеток часть воды не будет поступать в дождеприемники, а будет «проскакивать» мимо них. Чем больше продольный уклон улицы, тем больше воды проскакивает мимо решетки. Проскоки значительно уменьшаются, если решетки расположены на 2-5 см ниже лотка или поверхности мостовой.

Рис. 24.Дождеприемник из сборных железобетонных элементов

1 – дождеприемная решетка; 2 – бетонный борт; 3 – колодец;

4 – заделка отверстий бетоном; 5 – основание; 6 – бетонный набивной лоток; 7 – песчаная подушка

К авариям на водостоках относятся:

- промерзание водосточных труб с образованием ледяных и грязеледяных пробок;

- завалы снегом дождеприемных колодцев;

- провалы и деформации отдельных звеньев водостоков;

- образование провальных воронок на трассах.

Особенности проектирования дождевой сети при реконструкции. На реконструируемой территории проектируемую трассу дождевой сети привязывают к существующим подземным сетям и сооружениям. Это позволяет максимально использовать сохраняемые коллекторы и отдельные их элементы.

Положение сети в плане и профиле определяется конкретными условиями проектирования, а также высотным и планировочным решением территории. Если существующий коллектор не справляется с расчетными расходами, водосточную сеть реконструируют.

Прокладка дополнительных трубопроводов производится на тех же отметках, что и существующая сеть или на более глубоких отметках (при недостаточном заглублении существующей сети). Трубы недостаточного сечения частично заменяют новыми, с большим сечением.

На участках существующей сети, имеющих малое заложение, предусматривают усиление прочности конструкции водостока и отдельных его элементов, а при необходимости и теплозащиту.

Page 24

Одним из основных принципов организации городского строительства является опережающая прокладка подземных коммуникаций. Подземные сети, включая водостоки, должны быть построены до начала дорожных работ и застройки районов.

При строительстве водосточной сети сначала прокладывают главные коллекторы, затем продольные водостоки, к которым присоединяют поперечные ветки с водоприемными колодцами.

Наиболее рациональной организацией строительства является поточный метод, в рамках которого необходимо предусматривать опережающее производство сосредоточенных работ: строительство очистных сооружений, сложных камер и т.п.

Технология строительства водосточной сети включает следующие основные процессы: подготовительные работы; разбивка и закрепление на местности трассы трубопровода и контура траншеи; разметки мест пересечения с подземными сетями; разработку траншей; устройство оснований под трубы и колодцы; монтаж элементов водосточной сети, заделку стыков; засыпку траншей с уплотнением грунта.

Основным материалом конструкций является железобетон.

Трубопроводы. Водосточные трубопроводы выполняются из железобетонных, бетонных, асбестоцементных и керамических труб.

Для железобетонных и асбестоцентных трубопроводов допускается применение металлических фасонных частей.

Керамические трубы канализационного типа диаметром 150-600 мм обладают необходимой для безнапорных трубопроводов водонепроницаемостью, гладкой поверхностью и высокой стойкостью к химическим реагентам, достаточной прочностью.

Керамические канализационные трубы диаметром 300-600 мм используют для трубопроводов дождевой канализации, прокладываемых в агрессивных средах при отсутствии временных вертикальных нагрузок.

Асбестоцементные трубы для безнапорных трубопроводов диаметром 100-400 мм. Они имеют гладкую внутреннюю поверхность, обладают достаточной прочностью, высокой долговечностью.

Асбестоцементные трубы используются для водостоков диаметром 300-400 мм небольшой длины в районах, где образование твердых нерастворимых частиц (главным образом, песка), попадающих в водосточную сеть, незначительно.

Устройство оснований.Линейные элементы водосточной сети – трубы и коллекторы, а также колодцы и камеры в зависимости от местных грунтовых и гидрогеологических условий укладывают на естественное грунтовое или искусственное основание (Табл.12).

Таблица 12

Конструкции оснований под трубопроводы

Естественным основанием для труб служат средние и крупнозернистые пески, супеси в сухом состоянии, мелкий и крупный гравий, песок в смеси со щебнем или галькой, глины и тяжелые суглинки при отсутствии в их толще водоносных прослоек, а также скальные и близкие к ним по крепости породы.

Искусственные основанияпод трубопроводы водостоков и дренажей выполняются: песчано-гравийные, щебеночные, бетонные, железобетонные и обоймы усиления. Бетонные и железобетонные основания могут быть монолитными или сборными.

При прокладке водостоков в песчаных грунтах с допускаемым давлением более 0,15 МПа трубы, колодцы и коллекторы можно укладывать на естественное спланированное и уплотненное основание. В глинистых, скальных и крупнообломочных грунтах с RH>0,15 МПа трубы укладывают на песчаную подготовку толщиной 10-15 см.

В грунтах с допускаемым давлением 0,1 – 0,15 МПа устраивают искусственные основания толщиной 10-15 см из щебня, бетона В7,5 ……В15, железобетона. Искусственные основания в переувлажненных грунтах укладывают на песчаную подготовку. В слабых, неустойчивых, просадочных грунтах RH>0,15 МПа (торф, илистые грунты, плывуны) устраивают свайные основания с железобетонным ростверком.

Для равномерной передачи на основание нагрузки от собственного веса труб, веса транспортируемой жидкости и грунтовой засыпки, трубы по всей длине должны плотно соприкасаться с основанием не менее чем ¼ цилиндрической поверхности.

Круглые трубы, уложенные на плоское основание, выдерживают нагрузку на 30-40 % меньшую, чем трубы, уложенные на основание, спрофилированное по форме нижней поверхности трубы. Поэтому на плоское естественное основание допускается укладка труб диаметром не более 0,5 м.

Грунт естественного основания должен иметь ненарушенную структуру и степень уплотнения не менее 0,95 – 0,98 . Грунты основания и песчаной подготовки уплотняют пневмотрамбовками, виброплитами, виброкатками на глубину не менее 0,15 м.

Монтаж водостоков. Перед укладкой элементов водосточной сети следует проверить соответствие проекту параметров открытой траншеи (отметки дна, геометрические размеры, надежность крепления стенок) и основания. Элементы водосточной сети монтируют, руководствуясь следующими принципами.

При монтаже самотечных трубопроводов водостока особое внимание следует обращать на точность укладки труб по продольному профилю трассы. Правильность вертикальных отметок смотровых колодцев (по лоткам колодцев).

Устройство стыковых соединений. Стыковые соединения безнапорных бетонных и железобетонных труб водостоков выполняют в основных двух типов: раструбные и фальцевые.

Рис. 25. Стыковые соединения труб водостоков: а, б — соединения раструбных железобетонных труб; в, г — то же, фальцевых; д — соединения асбестоцементных труб на муфтах; 1 — замок из цементного раствора; 2 — резиновое кольцо; 3 — раструб; 4 — раствор на напрягающем цементе; 5 — труба; 6 — асбестоцементный замок; 7 — смоляная прядь; 8 — герметик; 9 — арматурная сетка; 10— бетонный поясок; 11 — асбестоцементная муфта; 12 — резиновая манжета d=10...20 мм

Обратная засыпка траншей.После проверки правильности укладки трубопровода, установки колодцев и визуального контроля качества заделки стыковых соединений траншею засыпают грунтом. Тщательно выполненная засыпка траншеи обеспечивает равномерную передачу нагрузки на трубопровод и основание и исключает просадку грунта над подземными сетями. Поэтому засыпку траншей следует вести строго соблюдая требования к качеству грунта, степени его уплотнения, последовательности технологических операций.

Для засыпки используют местный однородный непучинистый грунт.

Плотность грунта обратной засыпки должна быть близка к плотности окружающего грунтового массива, но не менее 0,95 от оптимальной при укладке трубопроводов в технических зонах и 0,98-1 – при их расположении под проезжей частью.

При неблагоприятных гидрогеологических условиях и прокладке трубопровода под проезжей частью улиц верхнюю зону грунтовой засыпки рекомендуется армировать синтетическими неткаными материалами, что существенно уменьшает последующие просадки грунта.

Контрольные вопросы по 2-му разделу

1. Цель и задачи вертикальной планировки территорий.

2. Назовите основные методы и стадии проектирования вертикальной планировки.

3. Как организуется сток поверхностных вод на городских территориях.

4. Устройство и функционирование открытой дождевой сети.

5. Устройство и функционирование закрытой дождевой сети.

Page 25

Цель работы. Изучение устройства и работы индивидуальных и групповых автопоилок, частичная разборка-сборка, регулировки и оценка их технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Индивидуальные автопоилки АП-1А, ПБС-1 и групповая автопоилка АГК-4А, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологические карты.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу индивидуальных и групповых автопоилок и их основных сборочных единиц.

2. Произвести частичную их разборку-сборку и выполнить регулировочные операции.

3. Подключить автопоилки к водопроводной сети и выполнить операции технического обслуживания.

Методические указания к работе. Одночашечная стационарная автоматическая поилка АП-1А предназначена для поения крупного рогатого скота при привязном содержании животных и рассчитана на обслуживание двух животных. Однако эта поилка может применяться и при беспривязном содержании животных. В этом случае одна поилка рассчитана на 10...12 голов.

Автопоилка АП-1А (рис. 31) состоит из чаши 7, рычага 1. Клапанное устройство поилки состоит из прижима 3, седла 4, клапана 2, амортизатора 5.

При поении животное надавливает на педаль, которая перемещает стержень клапана. При этом резиновый амортизатор сжимается, клапан отходит от седла, вода проходит между ребрами амортизатора и по зазору между клапаном и седлом поступает в поильную чашу. Когда животное напьется и освободит педаль, клапан под действием амортизатора возвращается в исходное положение и поступление воды в чашу прекращается.

Рис. 31. Поилка автоматическая АП-1А с пластмассовой чашей:

1 – рычаг; 2 – клапан; 3 – прижим; 4 – седло; 5 – амортизатор;6 – кольцо; 7 – чаша

Техническая характеристика АП-1А

Вместимость чаши, л 1,95
Избыточное рабочее давление на вводе в поилку, кПа 40...200
Пропускная способность клапанного механизма при рабочем давлении, л/мин Не менее 5
Габаритные размеры, мм:  
длина
ширина
высота
Масса (без присоединительных деталей), кг 0,7
Диаметр резьбы для соединения с водопроводной сетью 3/4

Подготовка автопоилки к работе начинается с подвода воды к поилке от магистральной трубы, расположенной выше или ниже поилки.

Перед пуском в работу поилку внимательно осматривают, проверяют и при необходимости подтягивают болтовые крепления. Затем в магистральный трубопровод пускают воду.

Через 10...15 мин поилку снова тщательно осматривают и проверяют, не подтекает ли вода через клапан и в местах соединения с угольником, а также через резьбовые соединения.

При обнаружении течи воды через клапанный механизм перекрывают поступление воды на магистральном трубопроводе, отсоединяют чашу вместе с рычагом, разбирают клапанный механизм, выясняют причину подтекания, устраняют ее и вновь собирают поилку.

Снова заполняют магистральный трубопровод водой. Убедившись в отсутствии течи воды, проверяют работу клапана, нажимая несколько раз рукой на рычаг, и наполняют чашу наполовину водой.

Поилка, а также детали крепления поилок не должны иметь острых кромок, забоин и заусенцев, способствующих травмированию животных и обслуживающего персонала.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). Ежедневно необходимо очищать поилку от грязи, а также при необходимости затягивать крепления.

Периодически, один раз в месяц, при выполнении ежедневного технического обслуживания при использовании поилок промывают чаши поилок двух-трехпроцентным раствором кальцинированной соды щеткой типа «ерш» или ветошью.

При работе следует оберегать глаза от попадания на них раствора.

После промывки чаш раствором ополаскивают их два раза чистой водой.

При обнаружении течи воды либо заедания клапанного механизма .снимают чашу, вынимают клапанный механизм, промывают его и при необходимости заменяют поврежденную деталь.

Ремонт и замену деталей выполняют при отключенном трубопроводе.

После промывки и замены изношенных деталей собирают поилку и проверяют на работоспособность клапанный механизм.

При необходимости подкрашивают места с поврежденной окраской.

Сосковая автопоилка ПБС-1.Бесчашечная (сосковая) автопоилка ПБС-1 (рис.32) предназначена для поения взрослых свиней при групповом и индивидуальном их содержании.

Рис. 32. Сосковая автопоилка ПБС-1:

1 – сосок; 2 – корпус, 3,4 – уплотнение; 5 – амортизатор; 6 – клапан; 7 – упор; 8 – сферический буртик

Сосковая поилка ПБС-1 состоит из цилиндрического корпуса 2 с носком, внутри которого свободно помещается сосок 1, выполненный в виде полой трубки с внутренним диаметром 6,5 мм; клапана 6 и двух уплотнительных прокладок 3 и 4.

Поилки монтируют на высоте 420…450 мм от уровня пола так, чтобы ось соска была отклонена от вертикали на угол 45…60°. Во время поения животное забирает сосок 1 вместе с носком корпуса 2 и сжимает их. При этом сосок перемещается до соприкосновения с носком корпуса, а между уплотнением в соске и кольцевым пояском клапана 6 образуется щель, через которую вода поступает непосредственно, в рот животного. Когда оно напьется и выпустит изо рта сосок, тот под действием давления воды и упругости амортизатора возвратится в исходное положение и поступле­ние воды в поилку прекратится.

При эксплуатации сосковой поилки необходимо следить за тем, чтобы твердые частицы не попали между соском и носком корпуса, так как поилка перестанет работать. Кроме того, проверяют состояние прокладок и амортизатора. Изношенные и поврежденные детали заменяют.

Техническая характеристика ПБС-1

Количество обслуживаемых животных, гол. 25...30
Расход воды, л/мин 1,33
Усилие перемещения конца соска, Н
Давление воды в водопроводной сети, МПа 0,08...0,35
Габариты, мм:  
диаметр
длина
Масса, кг 0,33

Автопоилка АГК-4А предназначена для подогрева питьевой воды и механизации процесса поения крупного рогатого скота при беспривязном его содержании в течение всего года при наличии водопроводной сети и электроэнергии.

Автопоилка АГК-4А (рис. 33) состоит из следующих основных сборочных единиц: корпуса 1, поильной чаши 2; крышки 3, клапана 4, поплавкового механизма 5, разделителя 6, терморегулятора 7, нагревателя 9, изоляции 10.

Принцип действия автопоилки: вода из водопроводной сети через водопроводящую трубу 11 и клапанно-поплавковый механизм 5 поступает в чашу 2, где подогревается нагревателем 9 до заданной температуры.

При нажатии животным на откидную крышку открывается поильное место и животное получает доступ к питьевой воде.

По мере израсходования воды при поении клапанно-поплавковый механизм автоматически обеспечивает поступление воды, заполняя чашу до установленного уровня (2...3 см от верхней кромки чаши).

Температура нагрева воды регулируется и автоматически поддерживается в течение всего периода работы терморегулятором 7.

При включении нагревателя загорается сигнальная лампа, при выключении – гаснет.

Для отключения нагревателя от электросети и установки на основной автоматический или кратковременный ручной режим подогрева воды предусмотрен пакетный переключатель.

Рис. 33. Автопоилка АГК-4А:

1 – корпус; 2 – поильная чаша; 3 – крышка; 4 – клапан; 5 – поплавковый механизм; 6 – разделитель; 7 – терморегулятор; 8 – блок заземления; 9 – нагреватель; 10 – изоляция; 11 – водопроводящая труба; 12 – утеплительная труба

Внутренняя поверхность корпуса покрыта теплоизоляционным слоем из минераловатной плиты, обернутой фольгой, для интенсивного отражения тепловых лучей нагревателя 9 в направлении чаши 2. В нише корпуса расположен шкаф управления.

С противоположной стороны в стенке корпуса предусмотрено окно для подключения автопоилки к водопровод­ной сети, закрываемое монтажной крышкой с надписью «подвод воды».

Откидные крышки вращаются на приваренных к ним полуосях в кронштейнах боковых стенок. Крышки закрывают поильные места при помощи пружин.

Клапанно-поплавковый механизм служит для поддержания постоянного уровня воды в чаше и состоит из клапана, корпуса клапана, штока, рычага, поплавка.

Терморегулятор служит для включения и отключения нагревателя в диапазоне заданной температуры и состоит из мембраны, заполненной смесью эфира и спирта, микропереключателя, подпружиненного регулировочного винта и диска со стрелками, указывающими направление вращения регулировочного винта. Сверху терморегулятор закрыт крышкой.

В шкафу управления 8 расположена панель, на которой смонтированы: пускатель магнитный П6-Ш, предназначенный для включения и выключения нагревателя; пакетный переключатель ПКП-10-10-17 – для переключения системы электроподогрева в автоматический или ручной режим работы и отключения нагревателя от электросети; предохранитель ПР-1М – для защиты от токов короткого замыкания.

В шкафу управления расположены также арматура для сигнальной лампы АСЛ и болт заземления.

Нагреватель 9, предназначенный для подогрева воды в чаше, представляет собой трубчатый электронагреватель типа ТЭН-120 В16/1С на 220 В.

Подготовка к работе. Подключают автопоилку к электросети в соответствии с прилагаемыми схемами электрических соединений, а также требованиями ПУЭ, ПТЭ и ПТБ. Заземляющий провод надежно подсоединяют к болту заземления.

Открывают вентиль водопроводной сети и регулируют уровень воды в чаше перемещением поплавка путем гибкого рычага вверх или вниз. Поплавок устанавливают в таком положении, чтобы при заборе воды из чаши клапанно-поплавковый механизм открывался и из системы водопровода поступала новая порция воды. При достижении необходимого уровня клапан должен полностью перекрывать поступление воды в чашу. При регулировке воду сливают через трубу.

После наполнения чаши водой до заданного уровня включают электросеть. При этом система электроподогрева должна автоматически включиться. Терморегулятор должен автоматически отключать и выключать нагреватель, поддерживая температуру воды в чаше в заданном диапазоне (+12 оС).

При установившемся режиме подогрева автопоилка подготовлена к поению животных.

В летний период отключают систему электроподогрева от электросети выключателем, установленным на главном щите питания.

Техническое обслуживание (ежедневное и периодическое). Ежедневно очищают наружную поверхность поилки, а также площадку вокруг нее от загрязнений, а в зимнее время от снега и льда. Проверяют по сигнальной лампе исправность электрических цепей. При температуре воды в поильной чаше +5 оС включают систему электроподогрева. Проверяют уровень воды в чаше автопоилки и исправность работы клапанно-поплавкового механизма.

При периодическом обслуживании № 1 (через 7 дней), кроме выполнения операций ежедневного технического обслуживания, очищают от грязи и промывают чашу, а также проверяют надежность резьбовых соединений.

При периодическом обслуживании № 2 (через 45 дней), кроме выполнения операций технического обслуживания № 2, проверяют техническое состояние электрооборудования, соединения контактов токоведущих частей, сопротивление изоляции и сопротивление контура заземления. Подкрашивают оголенные нетоковедушие части автопоилки.

Техническая характеристика АГК-4А

Вместимость поильной чаши, л
Мощность нагревателя, кВт 1,0
Высота по поильной чаше, мм
Габаритные размеры (±3 %), мм:  
длина
ширина
высота
Напряжение, В
Пределы регулировки температуры, оС +4...18
Точность поддержания температуры воды, оС ±2
Рабочее давление в водопроводной сети, кПа 20...350
Фронт поения при двухстороннем подходе
Число обслуживаемых животных
Масса, кг

Отчет о работе.

1. Вычертить схему автопоилок АП-1А, ПБС-1 и АГК-4А.

2. Привести основные технические данные.

3. Дать оценку техническому состоянию автопоилок.

Контрольные вопросы и задания.

1. Объясните принцип действия и устройство автопоилки АП-1А.

2. Объясните принцип действия и устройство автопоилки АГК-4А.

3. Как устроена система электроподогрева у автопоилки АГК-4А?

Работа 13

Page 26

Цель работы. Изучение устройства и работы приточно-вытяжной установки ПВУ, частичные разборка-сборка, регулировки, подготовка установки к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка ее технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Приточно-вытяжная установка ПВУ, набор слесарного инструмента и приборов, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу приточно-вытяжная установка ПВУ и ее основных сборочных единиц.

2. Включить в работу установку, выполнить операции технического обслуживания и дать оценку ее технического состояния.

3. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Приточно-вытяжная установка типа ПВУ применяют для вентиляции животноводческих помещений, она обеспечивает автоматическое поддержание заданной температуры воздуха в помещении и регулирование воздухообмена в зависимости от наружной и внутренней температуры.

При размещении вентиляторов в вытяжных шахтах свежий воздух обычно подается без его предварительного подогрева. Если вентиляторы монтируют в приточных каналах, удобно предварительно нагревать воздух для помещений в которых недостаточно теплоты. Такие установки получили название вентиляционно-калориферных.

На рисунке 34 показана схема приточно-вытяжной установки типа ПВУ, обеспечивающей возможность автоматизированной вентиляции и обогрева поступающего внешнего воздуха как за счет электронагревательных элементов ТЭН-26 и ТЭН-27, так и при частичной рециркуляции воздуха, отводимого из вентилируемого помещения.

Рис. 34. Приточно-вытяжная установка типа ПВУ:

1 – приточные насадки; 2 – электронагревательные секции; 3 – вентиляторная секция; 4 – колесо вентилятора; 5 – рециркуляционная заслонка; 6 – электропривод заслонок; 7 – секция рециркуляционных заслонок; 8 – промежуточные секции; 9 – зонт.

Шахта установки типа ПВУ составлена из секций двух кон­центрических труб, образующих приточный и вытяжной воздуховоды. Вентилятор, расположенный в вентиляторной секции, имеет колесо с двумя рядами лопастей. Наружные лопасти колеса засасывают воздух в помещение, лопасти внутренней части выбрасывают его из помещения по центральной трубе. Выброс регулируется заслонками 5, при помощи которых часть воздуха помещения направляется в поток свежего воздуха и несколько обогревает его. При отклонении температуры выводимого воздуха от установленного значения система автоматики приводит в действие электропривод заслонок. С понижением температуры воздуха помещения заслонки постепенно перекрывают приточ­ный воздуховод и при определенном ее значении посекционно включаются обогреватели ТЭН. Привод заслонок осуществля­ется от электродвигателя мощностью 15 Вт через редуктор, тяги и зубчатые секторы.

В комплект ПВУ входят 6 шахт с силовым блоком и пультом централизованного управления работой приточно-вытяжных установок.

Технические характеристики установки ПВУ

Показатель ПВУ-4 ПВУ-6 ПВУ-9
Воздухопроизводительность, мз/ч.      
на притоке
на вытяжке
Мощность электронагревателей, кВт 16,8 16,8 16,8
Число нагревателей:      
ТЭН-26
ТЭН-27
Мощность электродвигателя осевого вентилятора, кВт 1,1 1,1 2,2
Частота вращения, с-1 23,3 15,5 15,5
Габариты, мм:      
высота
диаметр
Масса, кг

Отчет о работе.

1. Вычертить схему приточно-вытяжной установки ПВУ.

2. Привести основные технические данные.

3. Дать оценку техническому состоянию.

Контрольные вопросы и задания.

1. Объясните принцип действия и устройство установки ПВУ.

2. Объясните принцип действия и устройство установки ПВУ.

Работа 14

Теплогенератор ТГ-2,5А

Цель работы. Изучение устройства и работы теплогенератора ТГ-2,5А, частичные разборка-сборка, регулировки, подготовка теплогенератора к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка ее технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Теплогенератор ТГ-2,5А, набор слесарного инструмента и приборов, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

Содержание работы.

1. Изучить устройство и работу теплогенератора ТГ-2,5А и его основных сборочных единиц.

2. Включить в работу теплогенератор, выполнить операции технического обслуживания и дать оценку его технического состояния.

3. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Теплогенераторы служат для нагрева и подачи приточного воздуха в птицеводческих помещениях. Представляют собой установки, в которых приточный воздух нагревается от сгорания жидкого или газообразного топлива.

При больших внутренних объемах отапливаемых помещений для равномерного распределения воздуха по всей площади теплогенераторы подают подогретый воздух в воздуховоды. Тип теплогенератора выбирают по требуемой теплопроизводительности и воздухообмену.

На рисунке 35 показан общий вид теплогенератора ТГ-2,5А.

Рис. 35. Теплогенератор ТГ-2,5А:

1–главный вентилятор с приводом; 2–дымоход; 3–станция управления; 4– корпус; 5–горелка; 6–взрывной клапан; 7 – теплообменник.

Корпус теплогенератора представляет сварную конструкцию из листовой стали. В нем установлены камера сгорания и защитный кожух, предохраняющий корпус от перегрева.

На корпусе теплогенератора установлены шкаф управления, форсунка и фланец соединения дымовой трубы. Для подсоединения воздуховодов на торцах теплогенератора приварены фланцы с отверстиями под крепеж.

Камера сгорания теплогенератора изготовлена из нержавею­щей жаропрочной стали. Для увеличения поверхности теплоотдачи внутри камеры сделаны ребра и вставки.

Нагрев и подача воздуха осуществляются следующим образом (рис. 36). Из расположенной вне помещения емкости 1 топливо самотеком по топливопроводам через топливный бак 13 и отстойник 12 поступает к топливному насосу. Топливный насос 11, приводимый во вращение электродвигателем вентилятора форсунки 7 под давлением, через электромагнитный клапан 10 подает топливо к горелке 8.

Рис. 36. Функциональная схема теплогенератора ТГ-2,5А:

1 – емкость; 2 – рукоятка; 3 – вентилятор; 4 – дымовая труба; 5 – теплообменник; б – трансформатор зажигания; 7 – форсунка; в – горелка; 9 – лопасти вентиляторов; 10 – клапан; 11 – топливный насос; 12 – отстойник; 13 – топливный бак.

Одновременно вентилятором форсунки 7 подается воздух на горение. Проходя через горелку 8, топливо и воздух получают вращательное движение в направлениях, противоположных друг другу, и на выходе образуют рабочую смесь, которая поджигается искрой от трансформатора зажигания 6.

Продукты, образующиеся при сгорании рабочей смеси, проходя через каналы теплообменника 5, отдают свое тепло воздуху, который подается главным вентилятором 8. Через дымовую трубу 4 продукты сгорания удаляются в атмосферу.

Главный вентилятор предназначен для принудительного продувания воздуха через установку. Производительность главного вентилятора регулируют при помощи лопастей 9, приводимых в движение рукояткой 2.

Техническая характеристика теплогенераторов

Показатели ТГ-1,5 ТГ-2,5 ТГ-3,5
Тепловая мощность кВт
Подача нагретого воздуха, тыс. м3/ч 12…15 22,5
Расход топлива, кг/ч 16,8
Температура нагрева воздуха, °С 35...50 50±5 53±6
Коэффициент полезного действия, %, не менее 88,5
Рабочее давление топлива, МПа 0,6...0,12 0,6...0,12 0,12
Установленная мощность, кВт: главный вентилятор вентилятор форсунки 4,6 4,0 0,6 4,6 4,0 0,6 8,6 8,0 0,6
Напряжение, В: цепей управления силовых цепей      
Зажигание факела Электрической искрой
Габариты, мм: длина ширина высота      
Масса, кг

Отчет о работе.

1. Вычертить схему теплогенератора ТГ-2,5А.

2. Привести основные технические данные.

3. Дать оценку техническому состоянию.

Контрольные вопросы и задания.

1. Объясните принцип действия и устройство теплогенератора ТГ-2,5А.

2. Объясните принцип действия и устройство теплогенератора ТГ-2,5А.

Глава V

Ворсовые ткани. Заключительные операции отделки

Ворсовые ткани проходят иные заключительные операции, направленные главным образом на обработку ворсовой поверхности ткани. В зависимости от потребительского назначения предъявляют различные требования к характеру и состоянию ворсовой поверхности.

Процессы отделки включают такие механические способы обработки, как стрижку и расчесывание ворсовой поверхности, ширение и разглаживание основы ткани и другие, а также химические процессы аппретирования ворсовой поверхности для получения малосминаемого устойчивого положения ворсинок и основания ткани, для закрепления ворсинок и повышения износоустойчивости ворсового покрова.

Ворсовые ткани одежного назначения с ворсом из вискозного волокна выпускают с различной ворсовой поверхностью: с гладкой поверхностью вертикально стоящих ворсинок и с завитком на ворсовой поверхности, имитирующим характер извитости каракуля. При отделке ткани с гладкой ворсовой поверхностью процесс состоит в ширении и разглаживании основания ткани с одновременным аппретированием клеевыми аппретирующими материалами (желатин, карбоксиметилцеллюлоза, трагант, латекс и др.). Обработка осуществляется на сушильно-ширильной машине, оснащенной на выходе обогреваемым гладильным барабаном. Ткань проходит через плюсовку на входе в машину, где на основание ткани наносят аппрет, далее она поступает в ширильно-сушильное поле машины и проходит изнанкой по поверхности гладильного барабана. При этом ворсинки на лицевой стороне расправляются и принимают вертикальное положение.

Для получения устойчивого завитка на ворсовой поверхности ткань перед завивкой обрабатывают водоотталкивающими препаратами (хромолан, препарат 101 или 246Н) в процессе заключительной промывки после крашения.

Обезвоженную ткань без предварительной сушки пропускают через завивающее устройство, установленное перед сушильными барабанами. Завивающее устройство состоит из двух роликов, обтянутых кардной гарнитурой. Один из роликов вращается в направлении движения поступающей ткани, расправляет и приглаживает ворсинки, второй вращается в противоположном направлении и за счет разной скорости подачи ткани и вращения завивающего ролика подгибает и подкручивает ворсинки.

Далее ткань с завитком поступает для сушки на сушильные барабаны, где завитки фиксируются. Поскольку ткань приобрела при аппретировании несмачиваемость, завиток сохраняет полученную форму и при эксплуатации ткани. После сушки ткань с завитком подвергается заключительной отделке на сушильно-ширильной машине с разглаживанием основания ткани на гладильном барабане. Завивка осуществляется на ворсовой ткани с высотой ворса не менее 6 мм.

Отделка плательных ворсовых тканей включает различные операции (в зависимости от свойств волокон, образующих ворсовую поверхность). Первой операцией, определяющей состояние ворсовой поверхности, является стрижка ворса. Операция осуществляется путем многократной обработки на стригальной машине с постепенным приближением режущего механизма к ворсовой поверхности ткани до достижения полной его равномерности по высоте и слитности. Ткань с ворсовой поверхностью из пряжи натурального шелка после стрижки проходит отделку с аппретированием основания ткани клеевым аппретом на сушильно-ширильной мaшине, оснащенной одновальной плюсовкой.

Основное требование, предъявляемое к плательной ворсовой ткани с ворсом из вискозного волокна — малая сминаемость и устойчивое вертикальное положение ворсинок. Это достигается аппретированием ткани смолообразующими реагентами с последующей сушкой и тепловой обработкой аппретированной ткани. Сминаемость ворсинок из вискозного волокна уменьшается, а вертикальное положение их сохраняется в условиях эксплуатации.

Все операции, связанные с противосминаемой отделкой, осуществляются на специальной машине МДБ-1, представляющей собой многосекционную сушильно-ширильную машину, агрегированную с плюсовкой и оснащенную механизмами для расчесывания ворсового покрова. Ткань в плюсовке пропитывается смолообразующим аппретом (на основе карбамола), отжимается до 100%-ного влагосодержания и поступает на сушку и ширение. Сушка производится при 70—80° С при непрерывном расчесывании ворсового покрова. Необходимая для завершения процесса смолообразования термическая обработка может быть осуществлена при проходе через последние секции машины. Завершающим процессом отделки является подравнивание высоты ворса на стригальной машине.

Плательный бархат с ворсовым узором из вискозного волокна, полученным методом ткачества или химического выжигания, во влажном состоянии, после мокрых обработок, высушивают и отделывают на сушильно-ширильной машине МДБ-1. При этом в процессе сушки ворсовая поверхность расчесывается, ворсинкам придается вертикальное положение, которое фиксируется при нагреве и разглаживании ткани.

Ворсовые ткани декоративного назначения изготовляют главным образом с ворсовой поверхностью из вискозного волокна и выпускают с гладким вертикально поставленным ворсовым покровом или тисненным узором на ворсовой поверхности. Отделка ткани с гладкой ворсовой поверхностью производится так же, как и ворсовой одежной ткани с ворсом из вискозного волокна.

Для получения устойчивого тиснения ворсовая ткань после мокрых операций и сушки проходит обработку на сушильно-ширильной машине. Затем ее пропитывают на плюсовке раствором смолообразующих реагентов, высушивают и обрабатывают на тиснильном каландре, пропуская между гравированным валом с рисунком и эластичным валом. Обогреваемый металлический гравированный вал, прижимаясь к ворсовой поверхности ткани, создает на ней соответствующий узор. В местах, соответствующих выпуклой части гравюры, ворсинки сжаты и ниже, чем на остальных участках ткани. Устойчивость полученного тисненого узора достигается путем изменения свойства вискозного волокна при воздействии аппретирующих смолообразующих веществ. После тиснения ткань проходит тепловую обработку на шестиярусной сушильной машине при температуре 125—130° С, в результате которой завершается процесс смолообразования и на ткани фиксируются деформации, полученные при тиснении на каландре.

За последние годы все больше развивается производство тканого искусственного меха с ворсовым покровом из различных синтетических волокон. В отделке этого ассортимента основное значение имеет создание ворсового покрова, по внешнему виду приближающегося к натуральному меху. Ворсинки должны быть хорошо расчесаны, чтобы придать поверхности пушистость и слитность, не должно проглядывать основание ткани. При отделке тканей этого ассортимента, изготовленных из окрашенного сырья, независимо от вида волокна в ворсовой поверхности, первая операция направлена на расчесывание ворсовой поверхности и на максимальное разрыхление пучка ворсинок. Ее проводят на специальной чесально-отколоточной машине, на которой расчесывание сопровождается отколоткой ткани по изнанке. Расчесывание ведут в двух направлениях. Длительность процесса, или число проходов через машину, определяется органолептически по состоянию ворсового покрова. Затем следует стрижка на стригальной машине с многократным проходом до полного выравнивания высоты ворса. Когда ворсовая поверхность подготовлена, ее фиксируют тепловой обработкой на специальной ширительной машине при температуре 135—150° С, после чего следует заключительная операция — обработка на гладильно-полировочной машине. Температуру обработки при глажении устанавливают в соответствии со свойством волокна в ворсовой поверхности в пределах 120—180°С. При необходимости в заключение на стригальной машине подравнивают высоту ворса.

При обработке тканей из неокрашенного сырья расчесывание с отколоткой и стрижку проводят в суровье, затем следует фиксация положения ворсинок в ворсовой поверхности, крашение, сушка и далее все отделочные операции — ширение, глажение на гладильно-полировочной машине и окончательное выравнивание высоты ворсового покрова.


Смотрите также