Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,976

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Подтелков В. В. 1, Прокопенко А. В. 1, Зеленков Д. С. 1, Бегеретова М. А. 1

---

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина»

Расположение локальных очистных сооружений на территории больших логистических центров зависит от ряда факторов, в том числе гидрогеологических и инженерно-геологических условий. В рамках статьи решается задача выбора оптимального положения рассматриваемых сооружений – как в плане, так и по глубине заложения в условиях строительной площадки, характеризующейся активизацией техногенного подтопления и повышенной сейсмической опасностью. Согласно выполненной оценке, подтопление на данной территории характеризуется весьма высокой степенью опасности, в таких условиях расположение локальных очистных сооружений и их инженерная защита должны обеспечивать водопонижение и гидроизоляцию подземных частей сооружения. Мероприятия по сейсмостойкости конструкций и основания фундаментов локальных очистных сооружений, в случае уточненной микросейсморайонированием сейсмичности территории 7 баллов, должны обеспечивать размещение объекта на грунтах II категории по сейсмическим свойствам, а также обратную засыпку грунтом с такими же свойствами. Учитывая приведенные выше гидрогеологические и инженерно-геологические условия и связанные с ними мероприятия по инженерной защите, оптимальное расположение локальных очистных сооружений РЦ «ОЗОН» в г. Адыгейске осуществлено на северо-западе отведенного участка. Комплексный учет природных и техногенных факторов позволяет повысить устойчивость объекта и снизить риски аварийных ситуаций в условиях неблагоприятных геологических процессов.

Статья в формате PDF

4620 KB

подтопление территории

сейсмичность площадки

локальные очистные сооружения

инженерно-геологический разрез

водопонижение

гидроизоляция

1. Подтелков В. В., Прокопенко А. В., Зеленков Д. С., Пшидаток М. А. Проблемы устройства дорожного полотна на землях сельскохозяйственного назначения // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2021. № 173. С. 180-192. DOI: 10.21515/1990-4665-173-012.

2. Дрововозова Т. И., Красовская Н. Н., Марьяш С. А. Конструкция локальных очистных сооружений очистки минерализованного дренажного стока с орошаемых земель // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2024. № 5 (77). С. 336-343. DOI: 10.32786/2071-9485-2024-05-38.

3. Винокуров К. И., Крестьянинова А. Ю. Локальные очистные сооружения поверхностного стока на автомобильных дорогах и мостовых переходах // Экология и строительство. 2019. № 4. С. 42-52. DOI: 10.35688/2413-84522019-04-005.

4. Пшидаток М. А., Подтелков В. В. Состав документации по планировке территории при строительстве и реконструкции линейных объектов // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: Сборник статей по материалам 77-й научно-практической конференции студентов по итогам НИР за 2021 год. Краснодар: КубГАУ, 2022. С. 682-684. EDN: AGBIND.

5. Мяки Т. В., Коленченко К. Э. Методы прогноза и моделирования подтопления подземными водами территорий интенсивного хозяйственного использования // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы ХI Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 95-летию Кубанского ГАУ и 80-летию со дня образования Краснодарского края (г. Краснодар, 29–30 но

ября 2017 г.). Краснодар: Издательство Кубанского государственного аграрного университета имени И. Т. Трубилина, 2017. С. 802-803. EDN: YLQZBE.

6. Скрытник О. А., Яцкив П. Ю. Инженерная защита территории от затопления и подтопления // Актуальные вопросы мелиораций земель: сборник статей аспирантов, магистрантов и студентов. Новочеркасск: Издательство Новочеркасской государственной мелиоративной академии, 2013. Т.3. С. 60-62. EDN: TZCOZJ. 7. Пшидаток С. К., Турк Г. Г., Сарксян Л. Д., Лукьянова М. С. Инженерно-геодезические изыскания для целей подготовки проектной документации линейного объекта // Научная жизнь. 2022. Т. 17. № 2 (122). С. 206-218. DOI: 10.35679/1991-9476-2022-17-2-206-218.

8. Карпенко Н. П., Беглярова Э. С., Соколова С. А., Матвеева Т. И. Фильтрационные расчеты водопонижения при строительстве инженерных коммуникаций // Природообустройство. 2021. № 1. С. 126-133. EDN: UUXTZA.

9. Дружко А. В., Пшидаток С. К. Основные этапы проектирования специальных карт сельскохозяйственной тематики // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 71-й научно-практической конференции студентов по итогам НИР за 2015 год (г. Краснодар, 12 апреля 2016 г.). Краснодар: Издательство Кубанского государственного аграрного университета имени И. Т. Трубилина,

2016. С. 127-130. EDN: UDRJUR.

10. Подтелков В. В., Прокопенко А. В., Зеленков Д. С., Пшидаток М. А. Вопросы достаточности инженерно-геологических изысканий на подрабатываемой территории для устройства оснований силовых полов и фундаментов логистического центра // Инженерный вестник Дона. 2024. № 1 (109). С. 277-289. EDN: NGPKUU.

11. Пшидаток С. К. К вопросу об инженерно-геодезических изысканиях при установлении границ земельного участка // Итоги научно-исследовательской работы за 2021 год: материалы Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 100-летию Кубанского ГАУ (г. Краснодар, 06 апреля 2022 г.). Краснодар: Издательство Кубанского государственного аграрного университета имени И. Т. Труби

лина, 2022. С. 264-267. EDN: YCCFIZ.

12. Маклаков А. С., Гайфуллин З. Г. Оценка сейсмичности площадки сооружения // Системная трансформация – основа устойчивого инновационного развития: материалы Международной научно-практической конференции (г. Екатеринбург, 14 сентября 2024 г.). Стерлитамак: Агентство международных исследований, 2024. С. 10-13. EDN: UXAIOF.

13. Хоменко В. П. Степень «техногенности» опасных для строительства геологических процессов // Новые идеи в науках о Земле: материалы XIV Международной научно-практической конференции (г. Москва, 02–05 апреля 2019 г.). Москва: Издательство Российского государственного геологоразведочного университета им. Серго Орджоникидзе (филиал), 2019. С. 240-243. EDN: VBZPNH.

14. Обухов П. В., Юдина А. Ф. Виды и способы водопонижения грунтовых вод в строительстве // StudNet. 2022. Т. 5. № 6. С. 21. EDN: CEDPZO.

15. Корнев К. Л., Маринин М. А., Ишейский В. А. Моделирование водопонижения обводненного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2019. № S6. С. 313-322. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-4-6-313-322.

Введение

Локальные системы очистки сточных вод (ЛОС) относятся к ключевым элементам инженерной инфраструктуры крупных распределительных комплексов [1-3]. Их пространственная привязка к рельефу площадки и генеральному плану застройки определяется не только топографией местности и розами ветров, но и, что критически важно, инженерно-геологическими условиями на глубинах заложения технологических емкостей и насосных агрегатов [4-6].

Рассматриваемый распределительный центр «ОЗОН» в г. Адыгейске представляет собой совокупность сооружений: основное складское здание 362×168 м, контрольно-пропускные пункты, площадка для вторсырья (15×34 м), насосная станция (6×15 м), два пожарных резервуара 10×10×10 м, блочная комплектная трансформаторная подстанция (БКТП) 15×6 м, дизель-генераторная установка (ДГУ) 10×4 м, сливная площадка и непосредственно блок ЛОС размерами 3×20 м. В строении изучаемой территории принимают участие три основные толщи отложений: техногенная (тёмно-бурые суглинки и глины, переотложенные и обогащённые включениями строительного мусора), элювиальная (тёмно-серые суглинки и глины коры выветривания) и аллювиальная, характеризующаяся переслаиванием серых глин, гумусированных зеленовато-серых суглинков, а также обводнённых пылеватых и мелких песков [7-9].

Нормативное промерзание грунтов согласно п. 5.5.3 СП 22.13330.2012 рассчитано по формуле:

dfn = d0√Mt (1)

где d0 – величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23; Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе.

= 0,23*0,44 = 0,10 м (2)

Однако, ориентируясь на многолетние данные метеостанции г. Краснодара (ретроспектива с 1950 г.), для практического проектирования принята глубина промерзания 0,70 м.

Рельеф участка имеет слабый уклон, абсолютные отметки варьируются в диапазоне 44,05–50,65 м. Ранее земли использовались в сельскохозяйственных целях.

Фрагмент топографической основы с зонами потенциального размещения ЛОС (с учетом гидрогеологических ограничений) приведен на рисунке 1.

Рис. 1. Фрагмент топосъёмки территории РЦ «ОЗОН» в г. Адыгейске

Рис. 2. Инженерно-геологические разрезы площадки в зоне возможного размещения локальных очистных сооружений: а) фрагмент разреза по линии XII-XII (рис. 1); б) то же по линии VII-VII; в) то же по линии XIII-XIII; г) то же по линии VIII-VIII

Цель исследования – обоснование оптимальных плановых и глубинных параметров заложения локальных очистных сооружений на участках с высоким риском подтопления и проявлением сейсмической активности.

Материалы и методы исследования

В ходе инженерно-геологических изысканий зафиксирован почвенный слой мощностью 0,6–1,5 м со средним содержанием гумуса 2,9%.

Для расчленения толщи грунтов в массиве на отдельные слои, оценки пространственной изменчивости свойств грунтов, количественной оценки их прочностных и деформационных характеристик было выполнено статическое зондирование посредством вдавливания в грунт стандартного зонда до глубины 15,0-20,0 м. Испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 19912-2012.

Лабораторные исследования проводились по ГОСТ 20522-2012, классификация грунтов – по ГОСТ 25100-2020. В разрезе выделены: Слой 1, а также 9 инженерно-геологических элементов (ИГЭ-1 – ИГЭ-8а) [10]. Распределение выделенных элементов по простиранию и глубине с фиксацией установившегося уровня грунтовых вод (УГВ) в зоне возможного размещения ЛОС отражено на разрезах (рис. 2).

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты статистической обработки физико-механических свойств грунтов по данным лабораторных исследований и рекомендуемые расчетные физико-механические характеристики грунтов, принятые по наименьшему показателю, приведены в таблице.

На изученной глубине 20,0 м идентифицирован единый водоносный горизонт порово-пластового типа, приуроченный к эолово-делювиальной толще. Уровень подземных вод зафиксирован на отметках 0,5–19,5 м от дневной поверхности. Основной источник питания – инфильтрация атмосферных осадков, второстепенный – техногенные утечки из коммуникаций. Разгрузка направлена в балку р. Чейтук [11; 12]. В пределах кровли Слоя-1 и ИГЭ-1–3 при обильных осадках и снеготаянии возможно формирование «верховодки».

Химический анализ подземных вод по СП 28.13330.2017 показал их неагрессивность по сульфатам для всех марок бетона. Для железобетонных конструкций при воздействии хлоридов регламентирован защитный слой бетона 30 мм (для W6–W8). Грунты зоны аэрации неагрессивны к бетону и железобетону.

На площадке распределительного центра «ОЗОН» фиксируется устойчивое подтопление, причиной которого служит отсутствие организованного дренажа территории – в сложившихся естественных условиях [13–15]. Уровень подземных вод варьируется от 0,5 до 19,5 м от поверхности. В естественном состоянии строительная площадка постоянно подтоплена. Согласно классификации приложения СП 11-105-97 (часть II), данная территория по факту подтопления относится к области I; по условиям развития процесса – к району I-Б; по временной динамике – к участку I-Б-2. Категория опасности подтопления в соответствии с приложением Б СНиП 22-01-95 квалифицирована как весьма высокая.

При проектировании защитных мероприятий следует исключить любые изменения агрессивности грунтовых вод, а также физико-механических параметров грунтов в основаниях существующих и проектируемых сооружений.

Фоновая сейсмичность по карте А ОСР-2016 (приложение А СП 14.13330.2018) составляет 7 баллов (рис. 3).

Рис. 3. Фрагмент карты А ОСР-2016 с расположением объекта

Категория опасности землетрясений – «весьма опасная» (СП 115.13330.2016). При интенсивности >6 баллов высока вероятность потери несущей способности грунтами.

Категория грунтов по сейсмическим свойствам в основном – II (вторая). Исключение – Слой-1 и ИГЭ-8,8а (III категория). Для уточнения параметров выполнена сейсмическая разведка в целях микрорайонирования.

Рекомендуемые значения деформационно-прочностных характеристик грунтов

Рис. 4. Фрагмент генерального плана РЦ «ОЗОН» в г. Адыгейске с окончательным расположением локальных очистных сооружений в плане и на разрезах

Выводы

По комплексу инженерно-геологических и геофизических данных расчетная сейсмичность площадки уточнена и подтверждена как 7 баллов. Проектные решения должны соответствовать нормам СП 14.13330.2018.

Интегральный анализ опасных процессов позволил выбрать для размещения ЛОС северо-западную зону участка (рис. 4), удовлетворяющую двум противоречивым требованиям:

– обеспечение самотечного отведения ливневых и поверхностных стоков;

– минимизация воздействия грунтовых вод и сейсмических вибраций.

Котлован глубиной >5 м от уровня планировки. Поверхностный водоотвод и откачка грунтовых вод в балку р. Чейтук на весь период строительства до наполнения емкостей. Фундамент – монолитная ж/б плита 500 мм по бетонной подготовке В12,5 на уплотненном основании из грунтов ИГЭ-2. Материал плиты – бетон В25 (W6), защитный слой 35 мм (подошва – 50 мм). Антисейсмическая мера: замещение техногенного грунта (Слой-1, III категория) грунтом ИГЭ-3 с уплотнением до 0,98. Обеспечение от всплытия: обратная засыпка траншеи выполнялась только после наполнения емкостей на 2/3 объема. Обратная засыпка пазух – песком средней крупности с уплотнением 0,95.

Изложенные в настоящей работе предложения и мероприятия по оптимизации расположения ЛОС на строительной площадке РЦ «ОЗОН» в г. Адыгейске позволяют сделать следующие выводы.

1. Размещение ЛОС на постоянно подтопленной в естественных условиях территории должно по возможности обеспечивать организацию поверхностного водоотвода, грунтовых вод на период строительства.

2. Материалы строительных конструкций подземных частей сооружения должны удовлетворять требованиям устойчивости и долговечности при эксплуатации в гидрогеологических условиях сложной категории.

3. Выбор места расположения ЛОС на площадке с сейсмичностью 7 баллов должен быть оптимальным с точки зрения обеспечения физико-механических характеристик грунтов основания не ниже II категории по сейсмическим свойствам.

Конфликт интересов

Финансирование

Библиографическая ссылка