Toll Free: + 1 888-870-3005 410-625-0808 1611 Bush Street, Baltimore, MD 21230, USA sales@dredge.com

Udgravning og geotekstilrør

kilde: af marts A. Torre - CE-nyheder til virksomheden civilingeniør

Store rør fyldt med mudret materiale er blevet brugt i forskellige kyst- og indre projekter. Rørene, der er fremstillet af høj styrke polyester eller polypropylen geotextil, er hydraulisk fyldt med en mudder, såsom en Ellicott® mærkeserie 370 eller større Ellicott® mærke ”Dragon®”Skæreudgravning. Geotekstilrørene er typisk fyldt med materiale på stedet; dog kan alternative materialer importeres og bruges. Typiske anvendelser vil omfatte: sanddynerestaurering, digekonstruktion, lyskekonstruktion, kunstige rev og simpel affaldsindeslutning. Rørene er fyldt på plads, og installationen er relativt enkel og billig.

Typisk serie 370 Ellicott® Brand Dredge

Fyldning af geotekstilrør med udmudret materiale har været praktiseret i mange år; dog anses teknologien stadig for at være i sin barndom. Den følgende korte historie er delvis taget fra "Geotextile Tubes-Case Histories and Lessons Learned" af Sprague, Bradley, Toups og Trainer.

En tilbagevendende indsats for at maksimere fordelen ved geotextiles jordbundskapacitet er tydelig fra forsøg på at konstruere linerstrukturer fra hydraulisk fyldte geotextile rør. Sprague antydede, at en sådan indsats for at fylde både gennemtrængelige og uigennemtrængelige stofrør med sanddato helt tilbage i 1967. Det er forståeligt nok, at sand har været det valgte fyldmateriale for hydraulisk fyldte geotekstilsrør på grund af dets evne til let at sætte sig inde i røret og frit dræning og derved skabe en stabil struktur. Ifølge Sprague involverer de fleste af de rapporterede anvendelser af hydraulisk fyldte rør hidtil sandfyldning. Et par dokumenterede geotextile rørudviklinger kan fremhæves som særlig vigtige.

I slutningen af ​​1970'erne blev der udviklet et hydraulisk sandfyldt geotekstilrør ved hjælp af et uigennemtrængeligt stof. Systemet, der blev solgt under handelsnavnet "Longard Tube", blev brugt i flere eksperimentelle installationer.

Geotekstilerør

Anvendelse af mudret materiale til fyldning af geotextilrør blev først prøvet i Brasilien og Frankrig i de tidlige 1980. I Brasilien blev der kontinuerligt fyldt inddæmningsdiker konstrueret fra rørene til genanvendelse af land. Teknikken blev anvendt til at isolere og indeholde afstrømning fra et forurenet område i Frankrig.

Sprague indikerede, at i 1989 ACZ Marine Contractors BV i Holland anvendte mudrede materialefyldte geotekstylrør til konstruktionen af ​​undervandsbundne gitter til flodtræning. Under anvendelse af en vuggeformet spand på en prammonteret kran blev lykkerne konstrueret ved at placere og stable forudfyldte rør. Elleve lyskilder blev udviklet ved anvendelse af mere end 500 rør.

Direkte påfyldning af geotekstilslanger på stedet ved hjælp af en sugemudderafgivelseslinje lykkedes i 1988 i Nordsøen ud for Tysklands kyst. Røret tilvejebringer fortsat indeslutning af fyldet på landsiden og beskyttelse mod strømme og bølger på søsiden.

Institueret af US Army Corps of Engineers begyndte en fornyet interesse for geotextilrør at dukke op i de tidlige 1990, da den amerikanske regering begyndte i stigende grad at anvende denne innovative teknologi. Mange vellykkede forsøg anvendte geotekstylrør fyldt med sand som lyskerner og fyldt med siltige, organiske lerarter til udvidelse af diget. Disse eksperimenter var tilstrækkelige til at overbevise flere kystingeniører til at undersøge muligheden for at bruge geotextilrør.

Standard initieret

Da geotekstilrørsteknologien har trukket mere opmærksomhed, blev behovet for at skabe en industristandard for at skabe troværdighed og gøre yderligere opmærksomhed realiseret. I løbet af 1999 sluttede medlemmer af geotextile rørfremstillingsfirmaer sig sammen med Geosynthetic Research Institute (GRI) for at udvikle en industristandard til fremstilling og installation af geotextilrørsprocedurer. Det nye GRI-dokument har titlen "Testmetoder, egenskaber og frekvenser for højstyrke geotekstilrør, der bruges som kyst- og flodstrukturer." Dokumentet er en standardspecifikation for geotekstiler, der anvendes til fremstilling af rør, samt de tekniske værdier for geotekstiler. Også fabrikations- og installationsmetoder for rørene og de kvalifikationer, der kræves af installatøren, er specificeret. Selvom dette dokument er en god retningslinje til angivelse af geotekstilrør, er det ikke et designhjælpemiddel.

Projektdesign

Som påpeget af Sprague, Goodrum og Bradley, forfattere af "Udmudrede materialeudfyldte geotekstilrør: Design og konstruktion", er koncepterne til at designe store, udmudrede materialeudfyldte geotekstilrør og beholdere ikke veldokumenterede. Derudover er kravene til geotekstilegenskaber ikke godt forstået, og få detaljer er rapporteret om driften af ​​opmudringsudstyr eller ydeevnen for forskellige typer udmudrede materialer. Stadig har installationer baseret på ”begrundede” designteknikker vist sig at være ret succesrige. Derfor er disse teknikker et udgangspunkt for at udvikle mere grundigt undersøgt designtilgange.

Fyldretention og strukturel integritet af et mudret materialefyldt geotextilrør tilvejebringes af geotekstilhylsteret. Valg af stof er baseret på begge åbningskarakteristika, som skal matche fyldpartikelstørrelsen og permeabiliteten og styrke, som skal være tilstrækkelig til at modstå påfyldningstryk. Nogle gange bruges en sammensat stofskal, der både indeholder et ikke-vævet og et vævet stof til henholdsvis filtrering og styrke.

Udmudrede materialefyldte geotextilrør kan fyldes med ethvert materiale, der kan transporteres hydraulisk. Clayey og siltede udmudrede materialer er blevet brugt til indeslutning af diger, men naturligt forekommende strand- eller flodsand er det bedste valg. Designeren bør vurdere fyldmaterialets bundfældningsegenskaber for at hjælpe med at bestemme den passende afstand og hyppighed af injektions- og aflastningsporte i geotextilrøret.

Et fyldt geotekstilrørs tværsnit er cirkulært på kanterne og fladt ovenpå. Felterfaring viser, at det er muligt at fylde rør 70 til 80 procent af den teoretiske maksimale cirkulære diameter, selvom 50 til 60 procent er mere almindeligt opnået.

For at opnå stabilitet under svære hydrauliske forhold som træk, løft og inerti er det vigtigt at opnå en relativt høj enhedsvægt for en fyldt enhed. Strøm- og bølgekræfter skal estimeres for at vurdere stabiliteten af ​​det fyldte geotextilrør. Sprague bemærkede, at selvom der ikke er etableret en endelig analyseteknik, er det blevet foreslået, at en modificeret Miniken-tilgang som beskrevet i US Army Corps of Engineers; "Kystbeskyttelsesmanual" kan give en rimelig tilgang til at vurdere stabiliteten af ​​fyldte enheder under bølgelastning. Modeltest viser, at procentdelen af ​​geotekstilrøret, der er fyldt med opmudret materiale, er en vigtig parameter i relation til stabilitet. En anden vigtig konstruktionsovervejelse er den interne stabilitet af en "stablet" rørkonstruktion.

På grund af strøm- og bølgevirkning kan en struktur, der er bygget op af et eller flere rør, anspore til et skurehul direkte ved siden af ​​det, hvilket muligvis resulterer i geoteknisk ustabilitet. Derfor skal design omfatte et filterstof forklæde til beskyttelse mod skure. Et filterforklæde, også kendt som et skureforklæde, består normalt af et lille rør, kaldet et ankerrør, fremstillet i forklædets søvende kant eller rundt om hele omkredsen. Ankerrøret er fyldt med udmudret materiale for at stabilisere skureskørtet. Det skal have filtreringsegenskaber, der passer til grundjorden og ankerrørets fyldjord. Skureforklæden skal strække sig en tilstrækkelig afstand foran og bag geotextilrørstrukturen for at forhindre skur af fundamentet.

Geotextilrør installation

Der skal tages forskellige hensyn til geotekstilrørinstallationer. De fleste af disse skal behandles i projektspecifikationerne. Da disse rør er lavet af geotekstil, skal standard ASTM-retningslinjer følges vedrørende opbevaring og håndtering. ASTM-retningslinjerne for fremstilling af geotekstiler bør også følges på fabrikationsanlægget.

Inden geotextilrørene og skørforklæderne er placeret på stedet, forberedes området normalt ved hjælp af fælles klassificeringsudstyr. Det sted, hvor geotextilrørene skal placeres, er normalt markeret med kvalitetsindsatser. Store indsatser eller ankre kan også bruges ved forudbestemt afstand, så det geotekstile rør kan fastgøres til dem med stropper for at sikre korrekt justering under påfyldning.

Implementering af både skørforklæde og geotekstilrør udføres normalt ved at rulle dem væk fra en kerne (eller rør), der leveres med røret og forklædet af producenten. Skørforklæden er indsat før det geotekstile rør, men i nogle tilfælde kan skurforklænet fastgøres til bunden af ​​det geotekstile rør på fabrikationsanlægget. Når skørforklæden er blevet fuldstændigt indsat, placeret og sikret, rulles geotekstilrøret. Det skal rulles på plads med injektions- og aflastningsportene vendt opad langs den øverste midtlinie. Når den er installeret, kan den sikres til de tidligere installerede justeringsstave eller ankre.

Ankerrørene placeret på skureskørtet fyldes normalt først for at give ballast til skureskørtet. Ankerrøret er undertiden fyldt med det samme udmudringsudstyr, der vil blive brugt til at fylde geotekstilrøret; dog kan en mindre pumpe også bruges, da ankerrørene normalt er ret små (diameter på to fod eller mindre). Der er adgang til ankerrørets pumpedyse enten ved en simpel spalte i geotekstilet eller ved præfabrikerede indløbsåbninger.

Efter at skørforklæden er fastgjort ved fyldning af ankerrørene, fyldes det geotekstile rør. Denne proces vil tage meget længere tid og er meget mere kompliceret end blot at fylde ankerrørene. Uddybningsrøret (eller injektionsdysen) for mudringen skal placeres inden i den passende injektionsåbning på geotekstylrøret. Injektionsåbningerne er fremstillet af det samme geotekstil, der udgør selve røret. Portene er normalt 5 fødder (1.5 m) lange 18 inches (457 mm) i diameter, dog bør mudringsrøret ikke være så stort; typisk bruges et 8 mm til 12-inch (305 mm) mudderør i diameter. Røret skal indsættes cirka 2 / 3 undervejs i injektionsporten og fastgøres med spændebånd. Udløbsdysen og injektionsporten og sikret med spændebånd. Udledningsdysen og injektionsportforbindelsen skal løftes til en lodret position med en rendegraver eller ved rigning.

De fleste geotextilrør vil indeholde flere injektionsåbninger i hele rørets længde. Portene er normalt placeret i den øverste midtlinie i et afstand på højst 50 fod (15 m). Disse havne anvendes til fyldning og også til aflastning af overskydende vand. Bestemmelsen af ​​portafstanden skal foretages af entreprenøren og / eller ingeniøren inden fremstillingen af ​​det geotekstile rør. Flere faktorer vil påvirke den passende afstand, såsom den samlede størrelse af det geotekstile rør, størrelsen af ​​mudderpipen, udtømningsvolumen for mudringen, typen af ​​fyldmateriale og mængden af ​​vand, der skal bruges som køretøj til transport af de faste stoffer.

Afhængig af afstanden til injektionsåbningerne, sammensætningen af ​​det mudrede materiale og kapaciteten af ​​mudringen, vil nogle af injektionsåbningerne overhovedet ikke blive brugt. For eksempel kan et 200-fod (61 m) langt geotekstilrør indeholde fem injektionsporte. Hvis forholdene er ideelle, og mudringen er i stand, er det sandsynligt, at hele 200-fod (61 m) lange geotekstilrør kunne fyldes fra en injektionsport placeret nær den ene ende af røret. Injektionsåbningen placeret længst væk ville være åben for at tillade udvisning af overskydende vand, der fungerer som en aflastningsport. Alle havne derimellem ville være bundet og forblive ubrugte. Hvis forholdene ikke er ideelle til påfyldning fra en port, skal de korrekte intervaller, som mudderrøret skal flyttes til fortsat påfyldning af røret, bestemmes. Påfyldningsoperationer udføres sekventielt ved hjælp af en port til injektion og en (eller flere) port (er) til lettelse. Efterhånden som operationen skrider frem, skal alle porte i afsluttede segmenter af røret være lukket for at forhindre tab af materialer inde i røret.

Før fyldningen med noget fast materiale fyldes rørene til den ønskede højde kun med vand. Når den ønskede højde er opnået, kan mudderoperatøren indføre faste stoffer i det geotextile rør. Ved først at fylde røret med vand tillades det faste materiale at blive fordelt i røret mere jævnt. Nyt introducerede faste stoffer og køretøjsvand skubber simpelthen det eksisterende vand ud.

De fleste projekter indeholder flere geotekstilrør, der skal udfyldes i en forudbestemt rækkefølge. Hvert rør fyldes normalt helt inden installationen af ​​efterfølgende geotekstilrør. Efterfølgende rør kan derefter placeres mod det eksisterende rør og fyldes. Denne installationsmetode vil skabe et lavt område mellem rørene på grund af deres afrundede ender. Hvis der ikke ønskes lave pletter, kan der anvendes alternative forbindelsesmetoder. Den mest almindelige installationspraksis for at eliminere eller i det mindste minimere mængden af ​​depression er ved brug af en overlapning. Med denne type forbindelse skal hvert efterfølgende geotekstilrør placeres under halen af ​​det tidligere anvendte rør. Det "underlappede" rør er ikke fuldt implementeret på dette tidspunkt. Denne overlappende procedure skal åbenbart udføres inden enten geotextilrør fyldes med vand eller faste stoffer. Når forbindelsen er oprettet, fyldes det "første" geotekstilrør som tidligere beskrevet. Hvert efterfølgende rør fyldes også på samme måde, men den del af røret, der er anbragt nedenunder, vil ikke blive fyldt, og en ret tæt (og "fuld højde") forbindelse skal resultere.

Efter installationen skal injektionsportene sikres korrekt for at sikre, at de ikke bliver revet under bølgebegivenheder. Den korrekte procedure til sikring af injektionsportene leveres af producenten af ​​geotextilrør. En almindelig anvendt metode er imidlertid blot at afskære injektionsporten, mens den tillader nok overskydende stof at rulle (eller folde ned) skyl til den øverste overflade af røret. Det foldede materiale fastgøres derefter til røroverfladen ved anvendelse af korrosionsbestandige låseringe eller fittings af kompressionstype.

Fyldte og lukkede geotekstylrør fortsætter med at afvandes, og de faste stoffer konsolideres yderligere i nogen tid. Varigheden af ​​afvandings- og konsolideringsperioden varierer afhængigt af typen af ​​geotekstil og fyldmateriale. Groft materiale afvandes typisk meget hurtigere end fint materiale, såsom siltig ler. Når den forventede mængde afvanding har fundet sted, kan geotekstylrørene begraves, genfyldes osv.

Resumé

Selvom mudringsfyldt geotekstilrørteknologi har været brugt i mange år, har nylige højprofilerede projekter bragt opmærksomheden mod industrien. Ved at samarbejde med GRI for at dokumentere en industristandardspecifikation har metodologien fået yderligere troværdighed. Teknologien og industrien er stadig ung, men nyere og bedre protokoller realiseres dagligt. Fremtiden ser bestemt lys ud for mudringsfyldte geotextilrør.

(Geotube® er et registreret varemærke tilhørende Ten Cate Nicolon)

Uddrag fra CE News for The Business Of Civil Engineering

Kategorier for nyheder og casestudier