Технологія використання бентонітів, які вироблені в Україні, в процесі безтраншейної прокладки комунікацій

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМIЯ БУДIВНИЦТВА ТА АРХIТЕКТУРИ

УДК: 621.643.2.002

Спеціальність 05.23.08 - Технологія та організація

промислового та цивільного будівництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ТЕХНОЛОГІЯ ВИКОРИСТАННЯ БЕНТОНІТІВ, ЯКІ ВИРОБЛЕНІ В УКРАЇНІ, В ПРОЦЕСІ БЕЗТРАНШЕЙНОЇ ПРОКЛАДКИ КОМУНІКАЦІЙ

Петровський Анатолій Францович

Одеса - 2009



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеській державній академії будівництва та архітектури, Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: - доктор технічних наук, професор Менейлюк Олександр Іванович, Одеська державна академія будівництва та архітектури, завідуючий кафедрою «Технологія будівельного виробництва».

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Лівінський Олександр Михайлович, Вінницький національний технічний університет, професор кафедри «Містобудування та архітектури»;

- кандидат технічних наук, Супонєв Володимир Миколайович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, доцент кафедри «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні машини та обладнання».

Захист відбудеться "15" травня 2009р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.085.03 при Одеській державній академії будівництва та архітектури за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Одеської державної академії будівництва та архітектури за адресою : 65029, м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4.

Автореферат розісланий "08" квітня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат технічних наук, доцент Пивонос В.М.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Робота присвячена розробці технології використання українських бентонітів при безтраншейній прокладці інженерних комунікацій методом горизонтально-направленого буріння (ГНБ), шляхом оптимізації технологічних властивостей спеціальних розчинів та вдосконалення технології прокладки

Актуальність роботи. В умовах стрімкого розвитку в Україні технологій безтраншейної прокладки і реновації комунікацій, зокрема, методу горизонтально-направленого спрямованого буріння виникає проблема по здешевленню такого виду робіт шляхом вдосконалення технології і матеріалів. Серед вирішень даної проблеми одним з найбільш ефективних представляється використання спеціальних розчинів на основі українських бентонітів. На відміну від імпортних бентонітових глинопорошків , які застосовуються в даний час, нині українські мають значно меншу вартість, доступніші і можуть бути ефективні в умовах дефіциту коштів.

Однак, для використання українських бентонітів необхідне проведення комплексних досліджень, як по підбору складу глинистих розчинів на їх основі, включаючи спеціальні домішки, так і по їх технологічним властивостям. Представляється доцільним і вирішення задачі оптимізації технологічних властивостей спеціальних розчинів відповідно до вимог, що пред'являються до них.

Новий склад розчинів потребує вдосконалення технології прокладки прокладення із врахуванням з урахуванням особливостей українських бентонітів.

Виходячи з вищесказаного - дана робота, присвячена посвячена розробці технології використання українських бентонітів замість дорогих імпортних, є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконувалася відповідно до плану наукової роботи кафедри технології будівельного виробництва Одеської державної академії будівництва та архітектури, згідно пріоритетних напрямків розвитку науки і техніки, позначеними у законі України від 11 липня 2001 р. №2623-ІІІ «Про пріоритетні напрямки розвитку науки і техніки», напрям №6 «Новітні та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості, будівництві та агропромисловому комплексі», а також згідно до держбюджетної теми №99 «Технологія безтраншейної прокладки комунікацій з використанням розчинів на основі глин українських родовищ».

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є розробка технології використання українських бентонітів при безтраншейній прокладці прокладенні комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння.

Для досягнення поставленої мети були поставлені наступні слідуючі задачі:

1) виконати аналіз сучасних технологій безтраншейної прокладки прокладення комунікацій і необхідних технологічних властивостей спеціальних розчинів із урахуванням з урахуванням технологічних задач безтраншейної прокладки прокладення методом горизонтально-направленого спрямованого буріння;

2) визначити властивості українських бентонітів на предмет їх придатності в технологічному процесі горизонтально-направленого спрямованого буріння;

3) виконати наукове обґрунтування використання хімічних добавок, визначити їх вплив на технологічні властивості спеціальних розчинів на основі українських бентонітів та оптимізувати їх склад;

4) розробити технологію використання українських бентонітів при безтраншейній прокладці прокладенні комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння;

5) виконати апробацію випробування і впровадження розробленої технології у виробничих умовах;

6) розробити типову технологічну карту на прокладку прокладення комунікацій методом горизонтального направленого спрямованого буріння з використанням українських бентонітів.

Об'єкт досліджень - технології прокладки інженерних комунікацій.

Предмет дослідження - технологія безтраншейної прокладки методом горизонтально-направленого буріння з використанням розчинів на основі українських бентонітів. безтраншейний прокладка технологічний комунікація

Методи дослідження - оптимальне планування необхідних експериментальних досліджень технологічних властивостей глинистих розчинів, а також зміни цих властивостей під впливом хімічних добавок, з врахуванням «Теорії скороченого планування експериментів», методи математичної статистики для обробки результатів, багатокритеріальний аналіз оптимізаційних діаграм, аналіз результатів перевірки в натурних умовах працездатності розробленої технології безтраншейної прокладки з використанням розчинів на основі українських бентонітів.

Наукова новизна: новинка

1) встановлені установлені закономірності зміни технологічних властивостей спеціальних розчинів при використанні українських та французьких бентонітів і їх сумішей:

- якість диспергації ;

- щільність (густина);

- пластична, вірогідна і умовна в'язкість;

- межа текучості (точка Йелда).

2) отримані одержувати математичні залежності технологічних властивостей глинистих розчинів на основі українських бентонітів від виду виду і кількості застосовуваних хімічних добавок;

3) виявлені величини змін технологічних параметрів безтраншейної прокладки прокладення комунікацій методом ГНБ, що підлягають коригуванню при використанні українських бентонітів;

4) розроблена технологія використання українських бентонітів при прокладці прокладенні інженерних комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння.

Практична цінність:

- розроблена типова технологічна карта на прокладку прокладення інженерних комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння з використанням українських бентонітів;

- виконана апробація випробування результатів досліджень на експериментальній ділянці, при безтраншейній прокладці прокладенні трубопроводів в м. Києві;

- впроваджені впроваджувати основні результати роботи на реальних об'єктах прокладки прокладення комунікацій.

Особистий внесок здобувача полягає в отриманні наступних результатів:

- виконанні аналізу відомих безтраншейних технологій прокладки прокладення інженерних комунікацій, технологічних регламентів приготування бурових розчинів і методів контролю їх властивостей;

- отриманні результатів експериментально-теоретичних досліджень;

- визначенні закономірності впливу хімічних добавок на технологічні властивості спеціальних розчинів на основі українських бентонітів;

- розробці технології використання українських бентонітів при безтраншейній прокладці прокладенні комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння;

- розробці типової технологічної карти на безтраншейну прокладку прокладення комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння з використанням українських бентонітів.

Апробація результатів досліджень. Основні положення і результати досліджень, викладені, в дисертаційній роботі докладалися на: науково-технічному семінарі «Структуроутворення, міцність і руйнування композиційних будівельних матеріалів і конструкцій» (Одеса - 2007) науково-практичній конференції «Сучасні методи будівництва та ремонту інженерних мереж»(Одеса - 2007), 3-ій і 4-ій міжнародних науково-практичних конференціях «Інноваційні технології життєвого циклу об'єктів житлово-цивільного промислового і транспортного призначення» (Ялта - 2007. 2008), науково-практичних конференціях «Сучасні методи будівництва і реконструкції інженерних мереж» (Харків 2006, 2007).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 11 робіт, з них 8 наукових статей в спеціалізованих виданнях, внесених до переліку ВАК України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, основної частини (5 розділів), висновків і списку використаних джерел. Загальний об'єм роботи складає 163 сторінки, з яких 154 сторінки основного тексту 35 рисунків, 17 таблиць. Список використаних джерел складається з 97 найменувань на 8 сторінках.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі приведені основні характеристики роботи: актуальність теми, мета і завдання досліджень, наукова новизна, практична цінність роботи, особистий внесок здобувача, апробація результатів, основні публікації і структура роботи.

У першому розділі представлені уявляти результати аналізу сучасних технологій прокладки прокладення інженерних комунікацій, їх основні переваги і недоліки нестачі , а також особливості технології улаштування інженерних комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння (ГНБ) (Агапчев В.І., Шамсієв Р.Ф., Мустафін Ф.М.). Розглянуті розглядувати технологічні властивості і склад глинистих розчинів (Міхєєв В.Л., Круглицький О.О., Рябченко В.І.), в т.ч. із місцевих глин (Коваленко Д.М.).

На протязі тривалого періоду часу, у тому числі і зараз, при прокладці прокладенні інженерних комунікацій основним є метод прокладки прокладення з із відкритою відчиняти виїмкою (екскавацією) ґрунту. Проте однак , одним з пріоритетних видів прокладки прокладення інженерних мереж сітей є технології безтраншейної прокладки (Рибаков А.П.) прокладення . Доцільність безтраншейних технологій виробництва робіт пов'язують зазвичай звично лише тільки з необхідністю збереження зберігання якості доріг, трубопроводів і поверхневого зверхнього ландшафту (Федорів Б.С, Смородінов М.І.). При цьому часто не враховують, що ця технологія дозволяє «розвантажити» підземний простір простір-час поблизу поверхні при значній глибині прокладки прокладення . Часто не враховують і факт здорожчання і ускладнення виробництва земляних робіт в зимовий період часу. Для закритих зачиняти способів це дорожчання зовсім не значне.

Одним з пріоритетних видів безтраншейної прокладки прокладення мереж сітей є горизонтально-направлене спрямоване буріння - спосіб утворення свердловини щілини із із запроектованими характеристиками, безперервним моніторингом процесу буріння і коректування траси в процесі її устрою і подальшою наступною протяжкою в свердловині щілині інженерних комунікацій. Високі техніко-економічні і соціально-екологічні показники технології ГНБ дозволяють вирішувати рішати проблеми міст, як по прокладці прокладенню нових комунікацій, так і по ремонту або заміні тих, що вже існують наявний .

При безтраншейній прокладці прокладенні однією з найважливіших умов є використання на всіх етапах виробництва робіт високоякісних спеціальних розчинів. При використанні технології ГНБ в якості тампонажного розчину, як правило, використовують глинистий бентонітовий розчин (Николаїв М.І. Ніфонтов Ю.О., Блінов П.О.). При цьому він виконує функцію тимчасового кріплення свердловини щілини , а також забезпечує транспортування розробленого ґрунту зі із свердловини (Городнов В.Д.) щілини .

В Україні використовують розчини на основі імпортних бентонітів.

Обмеженість родовищ якісних бентонітових глин в світі, встановлює високу вартість бентонітових глинопорошків.

Відомо, що при використанні інших способів, де застосовують глинисті розчини, використовують місцеві, часто, грубодисперсні глини. Такі глини, як правило, потребують додаткової хімічної і механічної обробки.

У другому розділі обґрунтований вибір напряму досліджень, представлена методика проведення досліджень по технології використання глинистих розчинів із українських бентонітів при безтраншейній прокладці комунікацій методом ГНБ. Сформульована наукова гіпотеза, на основі якої заплановано отримання позитивного наукового результату. Проаналізовані особливості технологічних критеріїв якості глинистих розчинів. Науково обґрунтована необхідність застосування хімічних добавок при використанні українських бентонітів.

У цьому розділі обґрунтована необхідність застосування принципу аналізу складних систем, з із обчисленням підрахунком основних технологічних параметрів та взаємодій між ними. При дослідженнях технології безтраншейної прокладки прокладення методом ГНБ з використанням багатокомпонентних розчинів, такий аналіз дозволяє пояснити процедуру дослідження, виділити як евристичні, так і формалізуємі до стандарту його етапи.

Загальна спільна методика досліджень представлена уявляти на рис. 1. у вигляді блок-схеми досліджень.

Глинистий розчин характеризується великою кількістю технологічних параметрів, аналіз яких є трудомістким процесом. Тому, спираючись обпиратися на досвід дослід багаточисельних численних наукових досліджень, в роботі використані ті, що добре зарекомендували себе - теорія скороченого планування експериментів і метод експериментально-статистичного моделювання.

Експерименти за визначенням характеристик глинистих розчинів заплановані і виконані по Д - оптимальному 27-точковому крапковому плану для трьох варійованих факторів.

До проведення експериментів, визначена кількість глинопорошку для здобуття 1дм3 глинистого розчину відповідне виходу, рівному 18, 20 і 22м3 глинистого розчину з 1 тонни глинопорошку. В цьому випадку розчин володіє щільністю і властивостями, необхідними для його застосування в горизонтально-направленому бурінні.

На першому етапі експериментальних досліджень, на підставі певних виходів, в натурному експерименті варіювалися три фактори.

Перший чинник - кількість глинопорошку на 1дм3 розчину, Х1=(51±5)г. Як другий чинник Х2 було прийнято процентний вміст виду бентонітового порошку в його загальній кількості.

У роботі використовувалися бентопорошки виробництва Дашуковського комбінату, Україна (умовно позначені буквою «А») та бентоніти французького виробництва (умовно позначені буквою «В»). Нижній рубіж Х2 відповідає 100% вмісту в глинистому розчині Дашуковського бентоніту, а верхній - 100% вмісту французького, середня - їх рівному співвідношенню (50/50).

Як третій чинник розглядався % вміст в розчині домішки FD-134 виробництва французької фірми “SEF” - Х3=(0.5±0.5)%. Верхній рубіж Х3=+1 відповідає вмісту домішки по рекомендаціях фірм виробників.

Рівні варіаційних факторів першого етапу досліджень приведені в таблиці 1.

Таблиця 1 - Фактори першого етапу і рівні їх варіювання

	X1	X2	X3
	Кількість бентоніту (г/350см3/1000 см3)	Співвідношення бентонітів	Кількість домішки FD-134
-1	(19,7/56)	100% A	0
0	(17,85/ 51)	50%/50%	0,5%
1	(16,0/46)	100%B	1%



На другому етапі досліджень варіювався вміст Дашуковського бентонита, (Х1 =(51±5)г на 1дм3 води), а також кількість хімічних домішок двох типів. Дозування домішки PRIM-PLUS виробництва польської фірми HEAD складало Х2=(0.7±0.7)%. Кількість домішки FD-134 виробництва французької фірми “SEF” змінювалася у співвідношенні Х3=(0.5±0.25)%.

Експерименти проводилися по 18 точковому крапковому плану. Рівні варійованих факторів другого етапу досліджень приведені в таблиці 2.

Таблиця 2 - Фактори другого етапу і рівні їх варіювання

	X1	X2	X3
	Кількість бентоніту (г/350см3/1000 см3)	Домішка Prim-PLUS	Домішка FD-134
-1	(19,7/56)	0	0.25%
0	(17,85/ 51)	0.7%	0.5%
1	(16,0/46)	1.4%	0.75%



Рис. 1 Блок-схема досліджень

Перехід до нормалізованих змінних -1 xi +1 виконаний за типовою формулою xi=(Xi - Xi)/ ?Xi .

Розрахунок моделей і регресійний аналіз проводилися по розробленій в ОДАБА системі COMPEX-99 .

У третьому розділі приведені результати експериментальних досліджень, які проводилися в два етапи.

На першому етапі досліджень були проведені експериментальні дослідження основних технологічних властивостей глинистих розчинів з домішкою FD-134, що вводиться для забезпечення їх швидкої технологічної готовності. Під технологічною готовністю глинистих розчинів в роботі розглядалося досягнення розчином такої якості, при якій можливе його використання при безтраншейній прокладці методом ГНБ. На цьому етапі роботи проведені дослідження по забезпеченню швидкою і якісною диспергацією глинистих часток в розчині з використанням українських бентонітів. Для цього досліджувалися властивості глинистих розчинів, що містять спеціальний домішок-диспергатор, що характеризує їх дисперсність і стабільність. Перед дослідженням цих властивостей була виконана робота по визначенню оптимального виходу глинистого розчину.

В результаті внаслідок проведення експериментальних досліджень одержані експериментально-статистичні моделі, які характеризують вплив варійованих факторів на технологічні показники.

Результати досліджень першого етапу показали наступне слідуюче :

при використанні спеціальної хімічної добавки, глинисті розчини на основі Дашуковських бентонітів можуть досить швидко досягти необхідної технологічної готовності для їх використання при безтраншейній прокладці методом ГНБ.

при модифікації Дашуковських глинопорошків хімічними добавками технологічна стабільність розчинів на їх основі, по показнику вірогідної в'язкості, виміряному через 24 години після замішування, в 3 рази краще (нижче) за той же показник для глинопорошків французького виробництва.

На другому етапі досліджень виконаний справляти аналіз технологічних властивостей глинистих розчинів на основі українських бентонітів, модифікованих хімічними добавками. На цьому етапі досліджувалися такі технологічні властивості розчинів: густина глинистих розчинів (G), водовіддача (WL ), товщина глинистої корки скоринки (ТК), умовна в'язкість (RV ), межа текучості (точка Йелда) (YP ).

Для цих властивостей отримані наступні математичні моделі, їх зміни при варіюванні факторів х1 - х3 в досліджуваних межах:

G = 1.026-0.004х1+ 0.002х3 + 0,002х12 - 0.002х1х2 + 0.001 х1х3 (5)

WL = 18.22 +3.53х1 +1.9х2 +3.87х12 +4.73х22 +3.3х1х3+4.03х2х3 (6)

ТК = 0.57 +0.115х1 +0.67х2 -0.212х32 +0.072х1х2 -0.1х1х3 -0.078х2х3 (7)

RV = 143.3 +7.2х1 +22.2х2 +8.6х3 -19.7х12 -12.6х22 -8х1х2 -11.8х2х3 (8)

YP = 20.1+2.2х1 +4.39х3 +2.67х1х2 +2.77х1х3 +5.66х2х3 (9)

За результатами за наслідками експериментальних досліджень проведено справляти вибір оптимальних складів спеціальних розчинів на основі українських бентонітів. Для цього найбільш доцільним представлялося використання математичного моделювання. У даній роботі, межі межі критеріїв оптимізації технологічних і експлуатаційних властивостей розчинів були призначені виходячи з результатів досліджень еталонних бентонітів французького виробництва.

У даній задачі для бурових розчинів прийнятий наступний ряд низка обмежень згідно з згідно вимогами міжнародного стандарту:

- залишок остача на ситі 071К (SA ) - не більше 1%;

- густина глинистого розчину (G) - не більше 1.03кг/м3;

- умовна в'язкість (RV ) - не менше 29 і не більше 145с ;

- межа текучості (точка Йелда) (YP ) - не менше 15 МПаЧс;

- товщина глинистої корки скоринки (TK ) - не більше 1мм

- водовіддача (WL) - не більше 25см3 .

Пошук відповідних цим вимогам раціональних складів здійснений по комплексу трьохфакторних діаграм (рис. 2) На діаграмі нанесені завдавати ізоповерхні показників трьох властивостей. Це умовна в'язкість (29?RV?145с), водовіддача (WL ?25 см) і густина глинистого розчину (G ? 1.03 кг/м3). Показники останніх трьох властивостей задовольняють прийнятим вимогам, що пред'являються до розчинів для ГНБ.

Область раціональних складів глинистого розчину на основі українських бентонітів для використання в технології горизонтально-направленого спрямованого буріння обмежена трьома ізоповерхнями . При цьому, як видно показний з із рисунка 2, в розчин повинно бути введено запроваджувати не менше 51 грама глинопорошку і не більше 1% від маси глинопорошку домішки PRIM-PLUS . Кількість домішки FD-134 , що вводиться запроваджує , може варіюватися у всьому діапазоні її дозування, але та за умови, що при умові , що два інших фактори будуть на середніх значеннях.

Для прокладки прокладення інженерних комунікацій методом ГНБ може бути використаний глинистий розчин із будь-якими кількостями глинопорошку і домішок, які знаходяться перебувають в області, обмеженій цими ізоповерхнями .

Виконана оптимізація складів глинистих розчинів, дозволила запропонувати наступні співвідношення компонентів (на 1дм3 води):

- кількість глинопорошку - 51гр .;

- кількість домішки PRIM-PLUS - 0.7% від маси глинопорошку (0.36гр);

- кількість добавки FD-134 - 0.5% від маси глинопорошку (0.26гр).



У четвертому розділі розроблені організаційно-технологічні рекомендації по використанню українських бентонітів, при безтраншейній прокладці комунікацій методом горизонтально-направленого буріння, приведені рекомендації по охороні праці, техніці безпеки і протипожежним заходам. Представлені результати апробації експериментальних досліджень на реальному об'єкті прокладки інженерних комунікацій. У даному розділі приведені розроблені, за результатами апробації, рекомендації за технологією приготування глинистих розчинів на основі українських бентонітів.

Аналіз результатів експериментальних досліджень дозволив розробити організаційно-технологічні рекомендації по використанню українських бентонітів при прокладці прокладенні комунікацій методом ГНБ.

Весь технологічний процес безтраншейної прокладки прокладення інженерних комунікацій методом ГНБ, з використанням розчину на основі українських бентонітів, повинен складатися з наступних таких етапів.

1. Планування і розрахунок траєкторії буріння.

2. Організація місця робіт по прокладці прокладенню комунікацій.

3. Приготування спеціального бурового розчину.

4. Виконання пілотного буріння.

5. Розширення свердловини щілини (при необхідності).

6. Виконання операцій протягання протяжки інженерних комунікацій.

Найбільша увага приділена вивченню процесу приготування. Приготування бурового розчину - це отримання глинистої суспензії із необхідними властивостями для забезпечення технологічного процесу проходки свердловини щілини і прокладки прокладення комунікацій в результаті внаслідок переробки вихідних початкових матеріалів і взаємодії компонентів.

Для приготування глинистих розчинів доцільно використовувати глинопорошки , вироблені на основі бентонітових глин в заводських умовах. Бентонітові глинопорошки слід зберігати в сухому стані статку щоб уникнути їх склеювання і перетворення в грудкуватий стан статок . Вода для приготування глинистих розчинів має бути чистою, прісною і задовольняти вимогам ТУ на воду для приготування бетону. Якщо є можливість спроможність , то бажано використовувати підігріту воду, але та її температура не повинна перевищувати 40°С . Застосування підігрітої води дозволяє скоротити час на перемішування розчину і поліпшити його основну технологічну властивість - стабільність. Вода для приготування глинистих розчинів не повинна містити утримувати солей соль і інших хімічних домішок нечистот , що викликають спричиняють коагуляцію. Доцільно використовувати прісну воду із із загальною спільною жорсткістю не більше 12-15%.

Параметри глинистих розчинів на основі українських бентонітів необхідно підбирати добирати , виходячи з конкретних ґрунтових умов будівництва . Тому, остаточне дозування домішок необхідно визначати окремо для різних ділянок буріння з із різними типами ґрунтів.

Приготування глинистого бурового розчину необхідно проводити з використанням стандартного технологічного обладнання, що входить до складу комплексів для проведення робіт по прокладці прокладенню комунікацій методом ГНБ.

Для перевірки працездатності розроблених рекомендацій виконана їх апробація випробування на реальних об'єктах прокладки прокладення інженерних комунікацій. Роботи по апробації випробуванню на першому об'єкті проводилися справляли в Печерському районі м. Києва по вулицях Мічуріна, Землянській, Пірятінській і однойменним провулкам. Територія являє собою садибну забудову із складними рельєфними умовами і не менш складними умовами під'їзду.

По геологічній будові споруді ділянка складалася з наступних таких шарів:

1. Сучасні техногенні формування: насипний ґрунт - пісок, місцями супісок темно-сірий, жовтувато-сірий з із включеннями приєднаннями щебеню, цегли, будівельного сміття, злежуваного ґрунту. Товща цього шару - від 0,3 до 1,8м .

2. Верхньочетвертичні формування і сучасні делювіальні формування: супісок пилоподібний пиловидна сірий, буро-сіра, сірувато-жовта товщина шару - 0,2-1,7м ; пісок дрібний мілкий сірий, жовтувато-сірий завтовшки - 0.3-0,5м.; суглинок пилоподібний пиловидний - 1,8м .

3. Верхньочетвертичні делювіальні формування: супісок лесовий пилоподібний пиловидна рудо-жовтий, палево-сірий, товщина шару - до 4,7м .

4. Середньо-верхньочетвертичні озерно-льодовикові формування: суглинок легкий пилоподібний пиловидний сірий з із блакитним голубим відтінком, буро-сірий, жовтувато-сірий, з із плямами і прошарками прошаруваннями супіску, товщина шару - 1,4м

Під час роботи ґрунтові води знаходилися перебували на глибині 0,5-4.7м. Водяний горизонт безнапірний. Ґрунтові води - слабо агресивні.

В результаті внаслідок апробації випробування на цьому об'єкті були запропоновані наступні такі рекомендації за технологією приготування глинистих розчинів на основі українських бентонітів.

1. Залити розраховану кількість води в змішувач змішувач-відстійник .

2. Ввести запроваджувати добавки у необхідній кількості, залежно від маси глинопорошку і перемішувати не менше 10 хвилин мінут (до повного цілковитого розчинення компонентів).

3. Засипати бентонітовий глинопорошок .

4. Перемішувати на протязі 20 хвилин мінути .

5. Провести технологічну перерву перерити до 1 години для досягнення технологічної готовності розчину на основі українських бентонітів. Для досягнення технологічної готовності - стандартний час витримки витягу розчину на основі еталонного (французького) бентоніту складає не більше 5 хвилин мінут .

6. Остаточно перемішати.

7. Провести справляти контроль технологічних властивостей розчину за допомогою польової лабораторії

8. Подати до місця буріння.

Технологічна схема приготування і подачі бурового розчину представлена уявляти на рис. 3.

Дослідження в натурних умовах, виконані під час проведення робіт по апробації випробуванню і прокладці прокладенню комунікацій, дозволили сформулювати викладені нижче основні результати, які необхідно враховувати при виробництві робіт з використанням українських бентонітів.

Підвищені значення в'язкості розчинів на основі черкаського бентоніту приводять до необхідності незначного підвищення тиску тиснення в системі для забезпечення необхідної швидкості циркуляції розчину.

Необхідно враховувати незначне підвищення навантаження на двигун для обертання бурової штанги пов'язане із збільшеним значенням в'язкості.

Для досягнення технологічної готовності глинистого розчину на основі українських бентонітів необхідна технологічна перерва перерити до 1-єї години.

Буровий розчин на основі українських бентонітів, може бути використаний повторно після потім очищення очистки від уламків вибуреної породи (шламу).

Для очищення очистки розробленого бурового розчину від шламу необхідно використовувати спеціальний комплекс механічних пристроїв устроїв. До нього повинні входити вібраційні сита, гідроциклонні шламовідокремлювач (піщано- і муловідокремлювачі ), сепаратори, центрифуги центрифуга-грохоти. Послідовність відновлення розчину повинна дотримуватися наступного слідуючому технологічного ланцюжка: свердловина щілина - газовий сепаратор - блок грубого очищення очистки від шламу (вібросита) - дегазатор - блок тонкого очищення очистки від шламу (піщано- і муловідокремлювачі , сепаратор) - блок регулювання вмісту змісту і складу твердої фази (центрифуга центрифуга-грохот , гідроциклонний глиновідокремлювач ) - бурові насоси - свердловина щілина .

У п'ятому розділі за результатами проведених досліджень розроблена і представлена типова технологічна карта на прокладку комунікацій методом горизонтально-направленого буріння з використанням розчинів на основі українських бентонітів.

У розділі представлено уявляти впровадження результатів досліджень. Яке проводилося на декількох будівельних об'єктах м. Києва. Як правило, всі вони були виконані в умовах щільної міської забудови.

Так, на об'єкті по облаштуванню мереж сітей водопостачання пивзаводу «Славутич» (Столичне шосе) частина частка комунікацій протяжністю біля 500м була прокладена із урахуванням розробленої технологічної карти. На даному об'єкті проводилася справляла прокладка прокладення футляра Ш 630 мм для поліетиленових труб труба-конденсаторів Ш 400 мм.

Результати роботи також були використані на об'єкті по прокладці прокладенню напірного каналізаційного колектора із із поліетиленових труб труба-конденсаторів в котеджному містечку «ZaSpaGolf » в Конча-Заспі (Київська обл.). Використання безтраншейної прокладки прокладення дозволило зберегти прекрасний чудовий природний ландшафт. Були вирішені проблеми з із проходкою під приватними володіннями, мінімізовані витрати затрати і забезпечений високий рівень надійності прокладки прокладення комунікації при подоланні здоланні такої природної перешкоди як озеро завглибшки 12м . Загальна спільна протяжність труб труба-конденсаторів , що прокладалися, складала 5,2км . З із них 4,85км - по суші з із глибиною укладання труб труба-конденсаторів - 2,5м . Прокладалися труби труба-конденсатори діаметром 250мм . Ділянка протяжністю 350м була прокладена з використанням розчинів на основі українських бентонітів, відповідно до рекомендацій, викладених в розробленій типовій технологічній карті. Особливість прокладки прокладення також полягала в тому, що максимальна глибина прокладки прокладення складала 16м . Для безпеки комунікації, що прокладалися, під дорогою і озером протягувався простягав футляр Ш 400мм , в який затягується зволікається труба труба-конденсатор Ш 250мм .

Таким чином впровадження результатів роботи, з врахуванням з урахуванням розробленої технологічної карти, на цілій низці об'єктів підтвердило їх достовірність, обґрунтованість і ефективність.



ВИСНОВКИ

1. Одним з пріоритетних видів безтраншейної прокладки прокладення мереж сітей є горизонтально-направлене спрямоване буріння (ГНБ) - спосіб утворення свердловини щілини із із запроектованими характеристиками, безперервним моніторингом процесу буріння і корегуванням траси в процесі її улаштування та подальшою наступним протяжкою протяжкою інженерних комунікацій.

2. Однією з головних чільних проблем , стримуючих впровадження безтраншейних технологій, є з'являється використання на всіх етапах виробництва робіт високоякісних спеціальних розчинів, які готуються на основі дорогих імпортних бентонітових глинопорошків.

3. Проблему можна вирішити, розробивши технологію використання українських бентонітів при безтраншейній прокладці прокладенні методом горизонтально-направленого спрямованого буріння.

4. Результати проведених комплексних досліджень по підбору складів спеціальних глинистих розчинів та їх технологічних властивостей, демонструють, що українські бентоніти можна використовувати при безтраншейній прокладці прокладенні інженерних комунікацій способом ГНБ.

5. Оптимальним складом, що забезпечує необхідні технологічні показники розчину на основі українських бентонітів є склад з наступними співвідношеннями компонентів (на 1дм3 води):

- кількість глинопорошку - 51гр .;

- кількість добавки PRIM-PLUS - 0.7% від маси глинопорошку (0.36гр);

- кількість добавки FD-134 - 0.5% від маси глинопорошку (0.26гр).

6. Організаційно-технологічні рекомендації по використанню українських бентонітів при безтраншейній прокладці прокладенні , складені на підставі результатів досліджень, вдосконалюють технологію прокладки прокладення комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння.

7. Апробація випробування рекомендацій при прокладці прокладенні інженерних комунікацій в умовах щільної міської забудови, підтвердила можливість спроможність використання українських бентонітів при безтраншейній прокладці прокладенні комунікацій.

8. При використанні українських бентонітів необхідна витримка витяг готового розчину до 1 години і оптимальне дозування хімічних добавок.

9. Для використання українських бентонітів при прокладці прокладенні інженерних комунікацій рекомендується використовувати розроблену типову технологічну карту.

10. Впровадження результатів роботи, на цілій низці об'єктів, підтвердило їх достовірність, обґрунтованість і ефективність.



ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ становища ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ

1. Петровский А.Ф. Эффективные методы бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций. Сб. науч. трудов “Строительство, материаловедение, машиностроение”. Вып.43, - Днепропетровск, ПГАСА -2007. - C. 359-362.

2. Петровский А.Ф. Разработка технологии приготовленя буровых растворов из украинских глин с учетом их свойств. Зб. наук. праць “Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури”. - Вип. 30 - Одеса, «Зовнішрекламсервіс». - 2008. -С.250-254.

3. Петровский А.Ф. Украинские бентониты в бестраншейных технологиях. Сб. науч. трудов “Строительство, материаловедение, машиностроение”. Вып.47, - Днепропетровск, ПГАСА -2008. - C. 470-474.

4. Новые технологии прокладки инженерных коммуникаций к высотным зданиям в условиях городской застройки. Менейлюк А.И., Попов О.А., Петровский А.Ф. Науково-техн. журнал НДІБВ «Нові технології в будівництві» №2(16), - К, НДІБВ - 2008. - C.86.

Особистий особовий внесок здобувача конкурсанта : Аналіз технології прокладки

5. Петровский А.Ф., Менейлюк А.И., Попов О.А., Дмитриева Н.В. Исследование и апробация украинских бентонитов при горизонтально-направленном бурении. Всеукраинский научно-технический и производственный журнал «Строительные материалы и изделия», №5-6: Киев, - 2007. - С.14-18.

Особистий особовий внесок здобувача конкурсанта : Оброблення результатів експериментів.

6. Петровский А.Ф., Менейлюк А.И., Попов О.А. Обоснование применения химических добавок при использовании буровых растворов на основе украинских глин для горизонтально-направленного бурения. Зб. наук. праць “Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури”. - Вип.27. - Одеса, «Зовнішрекламсервіс». - 2007. - С.238-240.

Особистий особовий внесок здобувача конкурсанта : Аналіз впливу хімічних домішок

7. Петровский А.Ф., Менейлюк А.И., Попов О.А., Дмитриева Н.В. Проблемы использования украинских бентонитов в технологии горизонтально-направленного бурения и пути их решения. Зб. наук. праць “Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури”. - Вип.27. - Одесса, «Зовнішрекламсервіс». - 2007. - С.241-245.

Особистий особовий внесок здобувача конкурсанта : Аналіз проблем використання бентонітів.

8. Петровский А.Ф., Менейлюк А.И. Использование украинской сырьевой базы в бестраншейных технологиях. Сб. науч. трудов “Строительство, мате-риаловедение, машиностроение”. Вып.43, - Днепропетровск, ПГАСА -2007. -C.362-365.

Особистий особовий внесок здобувача конкурсанта : Оброблення результатів аналізу.

9. Менейлюк А.И., Дмитриева Н.В., Петровский А.Ф. Проблемы использования украинских бентонитов в бестраншейных технологиях прокладки инженерных коммуникаций. Сб. науч. трудов “Строительство, материаловедение, машиностроение”. Вып.47, - Днепропетровск, ПГАСА -2008. - C.394-397.

Особистий особовий внесок здобувача конкурсанта : Аналіз проблем використання бентонітів.

10. Петровский А.Ф., Менейлюк А.И., Попов О.А., Дмитриева Н.В. Внедрение украинских бентонитов при прокладке инженерных коммуникаций в г. Киеве. Журнал «Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит.» Харьков, № 10 (октябрь) 2007. С.41-45.

Особистий особовий внесок здобувача конкурсанта : Проведення впровадження.

11. Petrovskiy A.F., Meneylyuk A.I., Popov O.A. Researching Ukrainian bentonites and their practical application. Mag. «Trenchless International» ISSUE I - October, Melbourne (Australia), 2008, P.33-34.

Особистий особовий внесок здобувача конкурсанта : Проведення апробації.



АНОТАЦІЯ

Петровський А.Ф. «Технологія використання бентонітів, які вироблені в Україні, в процесі безтраншейної прокладки комунікацій» - Рукопис.

Дисертація на здобуття конкурс вченого ученої ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.23.08 - «Технологія та організація промислового та цивільного громадянського будівництва». - Одеська державна академія будівництва і архітектури, Одеса - 2009.

Дисертаційна робота присвячена посвячена розробці технології використання українських бентонітів при безтраншейній прокладці прокладенні інженерних комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння (ГНБ), шляхом оптимізації технологічних властивостей спеціальних розчинів і вдосконалення технології прокладки прокладення .

У роботі приведені комплексні дослідження по підбору складу спеціальних глинистих розчинів та їх технологічним властивостям, розроблений оптимальний склад, що забезпечує необхідні технологічні показники розчину на основі українських бентонітів. Розроблені організаційно-технологічні рекомендації, складені на основі результатів досліджень, направлені спрямовані на вдосконалення технології прокладки прокладення комунікацій методом горизонтально-направленого спрямованого буріння.

На основі проведених досліджень розроблена типова технологічна карта на використання українських бентонітів при безтраншейній прокладці прокладенні інженерних комунікацій.

Результати досліджень впроваджені на трьох реальних об'єктах прокладки прокладення комунікацій.

Ключові слова і скорочення: горизонтально-направлене буріння (ГНБ), бентоніт, глинисті розчини, технологічні параметри, хімічні домішки, прокладка інженерних комунікацій.

АННОТАЦИЯ

Петровський А.Ф. Технология использования бентонитов, произведенных в Украине, в процессе бестраншейной прокладки коммуникаций - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - «Технология и организация промышленного и гражданского строительства». - Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Одесса - 2009.

Работа посвящена разработке технологии использования украинских бентонитов при бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций методом горизонтально-направленного бурения (ГНБ), путем оптимизации технологических свойств специальных растворов и совершенствования технологии прокладки.

В работе представлен анализ современных технологий прокладки инженерных коммуникаций, их основные преимущества и недостатки, а также особенности технологии устройства инженерных коммуникаций методом горизонтально-направленного бурения. Рассмотрены технологические свойства и состав глинистых растворов, в т.ч. из местных глин.

Обоснован выбор направления исследований, представлена методика проведения исследований по технологии использования украинских бентонитов бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций методом ГНБ. Обоснована необходимость применения принципа анализа сложных систем, с вычислением основных технологических параметров и взаимодействий между ними.

В работе использованы теория сокращенного планирования экспериментов и метод экспериментально-статистического моделирования.

Эксперименты по определению характеристик глинистых растворов запланированы и выполнены по Д - оптимальному 27-точечному плану для трех варьируемых факторов (I этап) и по 18 точечному плану (II этап)

На первом этапе варьировалось количество используемого глинопорошка на 1дм3 раствора, Х1=(51±5)г. В качестве второго фактора, Х2, было принято процентное содержание вида используемого бентонитового порошка в его общем количестве. В качестве третьего фактора рассматривалось %-ное содержание в растворе добавки FD-134 производства французской фирмы “SEF” - Х3=(0.5±0.5)%.

На втором этапе исследований варьировалось содержание Дашуковского бентонита, (Х1 =(51±5)г на 1дм3 раствора), а также количество химических добавок двух типов. Дозировка добавки Prim-PLUS производства польской фирмы «HEAD», Х2, составляла (0.7±0.7)%. Количество добавки FD-134, производства французской фирмы “SEF”, изменялось в соотношении Х3=(0.5±0.25)%.

В результате проведения экспериментальных исследований получены экспериментально-статистические модели, которые характеризуют влияние варьируемых факторов на технологические показатели специальных растворов на основе Украинских бентонитов: густота глинистых растворов (G), водоотдача (WL), толщина глинистой корки (ТК), условная вязкость (RV), предел текучести (точка Йелда) (YP). Произведен анализ технологических свойств таких растворов модифицированных химическими добавками.

В результате проведения исследований разработаны организационно-технологические рекомендации по использованию Украинских бентонитов при бестраншейной прокладке коммуникаций методом горизонтально-направленного бурения, приведены рекомендации по охране труда, технике безопасности и противопожарным мероприятиям.

В работе представлены сведения об апробации и внедрении результатов экспериментальных исследований на реальных объектах прокладки инженерных коммуникаций.

По результатам проведенных исследований была разработана и представлена типовая технологическая карта на прокладку коммуникаций методом горизонтально-направленного бурения с использованием растворов на основе украинских бентонитов

Ключевые слова и сокращения: горизонтально-направленное бурение (ГНБ), бентонит, глинистые растворы, технологические параметры, специальные добавки, прокладка инженерных коммуникаций.



ANNOTATION

Petrovskij A. F. Use technology of bentonites produced in Ukraine under no-dig laying of engineering communications - manuscript.

Thesis for a candidate's degree in a speciality 05.23.08 “Technology and organization in industrial and civil construction” - Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture. Odessa 2009.

The study is devoted to the development of Ukrainian bentonites use technology at no-dig laying of engineering communications by a horizontal-directed boring method (HDB), via special solutions upgrading and laying technology designing.

Complex researches on selection of special argillaceous solutions and their technological properties are described in this work. The tailored composition for the solution on a base of the Ukrainian bentonites which provides required technological characteristics is developed.

Research-based recommendations for horizontal-directed boring (HDB) technology are involved.

On the ground of research results a typological classification sheet of the use technology of the Ukrainian bentonites at no-dig laying of engineering communications is developed.

The research results are applied for three real objects in the laying of engineering communications.

Keywords and reductions: horizontal-directed boring (HDB), bentonite, argillaceous solutions, technological characteristics, special additives, laying of engineering communications.

Размещено на Allbest.ru