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

Pogłębiarki i geowłókniny

Źródło: do marca A. Torre - Wiadomości CE dla branży inżynierii lądowej

Duże rury wypełnione urobkiem wykorzystano w różnych projektach przybrzeżnych i śródlądowych. Rury wykonane z geowłókniny poliestrowej lub polipropylenowej o wysokiej wytrzymałości są hydraulicznie wypełnione drążarką, np. Ellicott® marka Seria 370 lub większa Ellicott® marka „Dragon®”Pogłębiarka. Rury z geowłókniny są zwykle wypełniane materiałem na miejscu; można jednak importować i wykorzystywać alternatywne materiały. Typowe zastosowania obejmują: odbudowę wydm piaszczystych, budowę wałów, budowę pachwin, sztuczne rafy i proste przechowywanie odpadów. Rury są napełniane na miejscu, a instalacja jest stosunkowo prosta i niedroga.

Typowa pogłębiarka marki 370 Ellicott®

Wypełnianie rur geowłókniny urobkiem jest praktykowane od wielu lat; jednak uważa się, że technologia ta jest wciąż w powijakach. Poniższa krótka historia jest częściowo zaczerpnięta z „Geotextile Tubes-Case Histories and Lessons Learned” autorstwa Sprague, Bradley, Toups i Trainer.

Powtarzające się wysiłki mające na celu maksymalizację korzyści płynących ze zdolności do zatrzymywania gleby przez geowłókniny są widoczne w próbach skonstruowania struktur wykładzinowych z hydraulicznie wypełnianych rur geotekstylnych. Sprague wskazał, że takie wysiłki mające na celu wypełnienie zarówno przepuszczalnych, jak i nieprzepuszczalnych rur tkaninowych piaskiem sięgają roku 1967. Zrozumiałe jest, że piasek był materiałem wypełniającym z wyboru w przypadku rur z geowłókniny napełnianych hydraulicznie ze względu na jego zdolność do łatwego osadzania się wewnątrz rury i swobodnego drenaż, tworząc w ten sposób stabilną strukturę. W konsekwencji, według Sprague, większość zgłoszonych dotychczas zastosowań rur napełnianych hydraulicznie obejmuje napełnianie piaskiem. Kilka udokumentowanych opracowań dotyczących rur z geowłókniny można wyróżnić jako szczególnie istotne.

W późnych latach siedemdziesiątych XX wieku opracowano hydraulicznie wypełnioną piaskiem rurę geowłókninową z nieprzepuszczalnej tkaniny. System sprzedawany pod nazwą handlową „Longard Tube” był używany w kilku instalacjach eksperymentalnych.

Rurki z geowłókniny

Wykorzystanie pogłębionego materiału do wypełniania geowłókninowych rur zostało po raz pierwszy wypróbowane w Brazylii i Francji na początku 1980. W Brazylii z rur budowano stale wypełnione groble ochronne w celu rekultywacji terenu. Technikę tę wykorzystano do odizolowania i powstrzymania spływu z zanieczyszczonego obszaru we Francji.

Sprague wskazał, że w 1989 ACZ Marine Contractors BV w Holandii zastosował pogłębione wypełnione materiałem geowłókniny do budowy podwodnych pachwin do treningu na rzekach. Wykorzystując wiadro w kształcie kołyski na dźwigu zamontowanym na barce, pachwiny zostały zbudowane przez pozycjonowanie i układanie w stosy wstępnie napełnionych rur. Opracowano jedenaście pachwin, wykorzystując więcej niż rury 500.

Bezpośrednie napełnianie rur geowłókniny na miejscu za pomocą pogłębiarki ssącej zakończyło się sukcesem w 1988 r. Na Morzu Północnym u wybrzeży Niemiec. Rura nadal zapewnia zamknięcie wypełnienia od strony lądu oraz ochronę przed prądami i falami od strony morza.

Zainicjowany przez Korpus Inżynierów Armii USA, nowe zainteresowanie rurami geowłókninowymi zaczęło się pojawiać na początku 1990, kiedy rząd USA zaczął coraz częściej stosować tę innowacyjną technologię. W wielu udanych próbach wykorzystano geowłókniny wypełnione piaskiem jako pachwiny i wypełnione gliniastymi, organicznymi glinkami do rozszerzania się grobli. Te eksperymenty były wystarczające, aby przekonać więcej inżynierów przybrzeżnych do zbadania możliwości zastosowania rur geowłókninowych.

Standardowo inicjowane

Ponieważ technologia rur geowłókninowych przyciągnęła coraz większą uwagę, potrzeba stworzenia standardu branżowego w celu ustalenia wiarygodności i zwrócenia dalszej uwagi została zrealizowana. W 1999 r. Członkowie firm produkujących rury z geowłókniny połączyli siły z Instytutem Badań Geosyntetycznych (GRI) w celu opracowania standardu branżowego dla procedur wytwarzania i instalacji rur z geowłókniny. Nowy dokument GRI nosi tytuł „Metody badań, właściwości i częstotliwości dla rur z geowłókniny o wysokiej wytrzymałości stosowanych jako konstrukcje przybrzeżne i rzeczne”. Dokument jest standardową specyfikacją dla geowłóknin stosowanych do produkcji rur, a także wartościami technicznymi tych geowłóknin. Określono również metody wytwarzania i montażu rur oraz kwalifikacje wymagane przez wykonawcę instalacji. Chociaż niniejszy dokument jest dobrą wskazówką dotyczącą specyfikacji rur z geowłókniny, nie stanowi on pomocy projektowej.

Koncepcja projektu

Jak wskazali Sprague, Goodrum i Bradley, autorzy książki „Dredged Material-Filled Geotextile Tubes: Design and Construction”, koncepcje projektowania dużych, pogłębionych rur i pojemników z geowłókniny nie są dobrze udokumentowane. Ponadto wymagania dotyczące właściwości geowłóknin nie są dobrze zrozumiałe i niewiele jest szczegółowych informacji na temat działania sprzętu do pogłębiania lub wydajności różnego rodzaju materiałów czerpanych. Mimo to instalacje oparte na „uzasadnionych” technikach projektowania okazały się całkiem skuteczne. Dlatego te techniki są punktem wyjścia do opracowania dokładniej zbadanych podejść projektowych.

Zachowanie wypełnienia i integralność strukturalna pogłębionej wypełnionej materiałem geowłókniny zapewnia koperta z geowłókniny. Wybór tkaniny opiera się na obu charakterystykach otwarcia, które powinny pasować do wielkości cząstek wypełnienia i przepuszczalności oraz wytrzymałości, które powinny być wystarczające, aby wytrzymać ciśnienia wypełniania. Czasami stosuje się powłokę z tkaniny kompozytowej, która zawiera zarówno włókninę, jak i tkaninę, odpowiednio do filtracji i wytrzymałości.

Pogłębione rury geotekstylne wypełnione materiałem mogą być wypełnione dowolnym materiałem nadającym się do transportu hydraulicznego. Do budowy wałów ochronnych używano glinianych i mułowych materiałów z pogłębiania, ale najlepszym wyborem jest naturalnie występujący piasek plażowy lub rzeczny. Projektant powinien ocenić właściwości osiadania materiału wypełniającego, aby pomóc określić odpowiednie rozstawienie i częstotliwość otworów wtryskowych i upustowych w rurze z geowłókniny.

Przekrój poprzeczny wypełnionej geowłókniny jest okrągły na krawędziach i spłaszczony na górze. Doświadczenie terenowe pokazuje, że możliwe jest wypełnienie rur od 70 do 80 procent teoretycznej maksymalnej średnicy kołowej, chociaż zwykle osiąga się 50 do 60 procent.

Aby osiągnąć stabilność w trudnych warunkach hydraulicznych, takich jak opór, siła nośna i bezwładność, niezbędne jest osiągnięcie stosunkowo dużej masy jednostkowej dla napełnionej jednostki. Należy oszacować siły prądu i fal, aby ocenić stabilność wypełnionej geowłókniny. Sprague zauważył, że chociaż ostateczna technika analizy nie została ustalona, ​​zasugerowano zmodyfikowane podejście Miniken, jak nakreślono w Korpusie Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych; „Podręcznik ochrony linii brzegowej” może zapewnić rozsądne podejście do oceny stateczności wypełnionych jednostek pod obciążeniem fal. Testy modelowe pokazują, że procent geowłókniny wypełnionej urobkiem jest ważnym parametrem związanym ze stabilnością. Innym ważnym aspektem projektu jest stabilność wewnętrzna konstrukcji rurowej „ułożonej w stos”.

Ze względu na działanie prądu i fal, konstrukcja zbudowana z jednej lub więcej rur może spowodować powstanie otworu do czyszczenia bezpośrednio przylegającego do niej, co może skutkować niestabilnością geotechniczną. Dlatego projekty muszą zawierać fartuch z tkaniny filtrującej w celu ochrony przed szorowaniem. Fartuch z tkaniny filtracyjnej, znany również jako fartuch do czyszczenia, zwykle składa się z małej rurki, zwanej rurą kotwiącą, wykonanej na krawędzi fartucha od strony morza lub na całym obwodzie. Rura kotwicy jest wypełniona urobkiem, aby ustabilizować fartuch szorujący. Musi mieć właściwości filtracyjne odpowiednie dla gruntu fundamentowego i gruntu wypełniającego rury kotwiącej. Fartuch do szorowania powinien rozciągać się na wystarczającą odległość przed i za strukturą rury z geowłókniny, aby zapobiec szorowaniu fundamentu.

Montaż rurki z geowłókniny

W przypadku instalacji rur geowłókninowych należy wziąć pod uwagę różne kwestie. Większość z nich powinna zostać uwzględniona w specyfikacjach projektu. Ponieważ rury te są wykonane z geowłókniny, należy przestrzegać standardowych wytycznych ASTM dotyczących przechowywania i obchodzenia się z nimi. W zakładzie produkcyjnym należy również przestrzegać wytycznych ASTM dotyczących wytwarzania geowłóknin.

Zanim rury geowłókninowe i fartuchy ścierne zostaną rozmieszczone na miejscu, obszar jest zwykle przygotowywany przy użyciu zwykłego sprzętu do sortowania. Miejsce, w którym mają być umieszczone rurki geowłókninowe, jest zwykle oznaczone słupkami gatunkowymi. Duże słupki lub kotwy mogą być również stosowane w ustalonych odstępach, dzięki czemu można przymocować do nich geowłókninę za pomocą pasów, aby zapewnić prawidłowe wyrównanie podczas napełniania.

Rozmieszczenie zarówno fartucha czyszczącego, jak i rurki z geowłókniny jest zwykle realizowane przez rozwinięcie ich z rdzenia (lub rury), dostarczonego z rurką i fartuchem przez producenta. Fartuch czyszczący jest rozkładany przed rurką geowłókninową, jednak w niektórych przypadkach fartuch czyszczący może być przymocowany do dna rurki geowłókninowej w zakładzie produkcyjnym. Po całkowitym rozłożeniu, ustawieniu i zabezpieczeniu fartucha szorującego rura z geowłókniny jest rozwijana. Należy go rozwinąć do pozycji z portami do wstrzyknięć i odciążania skierowanymi do góry wzdłuż górnej linii środkowej. Po wdrożeniu można go zabezpieczyć na wcześniej zainstalowanych słupkach wyrównujących lub kotwach.

Rury kotwiące umieszczone na fartuchu do szorowania są zwykle napełniane jako pierwsze, aby zapewnić balast fartucha do szorowania. Rura kotwiczna jest czasami napełniana tym samym sprzętem do pogłębiania, który będzie używany do wypełnienia rury geowłókniny; można jednak również zastosować mniejszą pompę, ponieważ rury kotwiące są zwykle dość małe (o średnicy dwóch stóp lub mniejszej). Dostęp do dyszy pompy rurki kotwiącej uzyskuje się przez zwykłą szczelinę w geowłókninie lub przez prefabrykowane otwory wlotowe.

Po zabezpieczeniu fartucha czyszczącego poprzez wypełnienie rur kotwiczących, geowłóknina jest wypełniana. Proces ten potrwa znacznie dłużej i jest o wiele bardziej złożony niż zwykłe napełnianie rur kotwicznych. Rura odprowadzająca (lub dysza wtryskowa) pogłębiarki musi być umieszczona wewnątrz odpowiedniego portu iniekcji rury geowłókniny. Porty wtryskowe są wykonane z tej samej geowłókniny, która tworzy samą rurkę. Porty mają zwykle 5 stóp (1.5 m) długości 18 cali (457 mm), jednak rura pogłębiarki nie powinna być tak duża; zwykle stosowana jest rura pogłębiająca o średnicy od ośmiu do 12 cali (305 mm). Rurę należy wsunąć w przybliżeniu 2 / 3 do portu iniekcyjnego i zabezpieczyć taśmą napinającą. Dysza wylotowa i port wtryskowy i zabezpieczone taśmą napinającą. Dysza wylotowa i połączenie portu wtryskowego powinny być podniesione do pozycji pionowej za pomocą koparko-ładowarki lub za pomocą olinowania.

Większość rurek geowłókninowych będzie zawierać kilka portów wtryskowych na całej długości rurek. Porty znajdują się zwykle w górnej linii środkowej w odległości nie większej niż stopy 50 (15 m). Porty te są wykorzystywane do napełniania, a także do usuwania nadmiaru wody. Odstępy między portami muszą być ustalone przez wykonawcę i / lub inżyniera przed wykonaniem geowłókniny. Kilka czynników będzie miało wpływ na odpowiednie odstępy, takie jak ogólny rozmiar rurki geowłókniny, rozmiar rury pogłębiarki, objętość zrzutu pogłębiarki, rodzaj materiału wypełniającego i ilość wody, która ma być użyta jako nośnik do transportu ciał stałych.

W zależności od rozstawu otworów wstrzykujących, składu urobku i możliwości pogłębiarki, niektóre porty wstrzykiwania nie zostaną w ogóle wykorzystane. Na przykład, geowłóknina o długości stopy 200 (61 m) może zawierać pięć portów wstrzykiwania. Jeśli warunki są idealne, a pogłębiarka jest w stanie, prawdopodobne jest, że cała geowłóknina o długości stopy 200 (61 m) mogłaby zostać wypełniona z jednego portu wstrzykiwania znajdującego się w pobliżu jednego końca rury. Port iniekcyjny znajdujący się najdalej pozostanie otwarty, aby umożliwić wydalenie nadmiaru wody, działając jak port odciążający. Wszystkie porty pomiędzy nimi zostałyby przywiązane i pozostawione nieużywane. Jeśli warunki nie są idealne do napełnienia z jednego portu, należy określić właściwe odstępy czasu, w których można przesuwać rurę pogłębiarki, aby kontynuować napełnianie rury. Operacje napełniania są wykonywane sekwencyjnie przy użyciu jednego portu do wstrzykiwania i jednego (lub więcej) portu (portów) do odciążenia. W miarę postępu operacji wszystkie porty w zakończonych segmentach rury powinny być zamknięte, aby zapobiec utracie materiałów z wnętrza rury.

Przed napełnieniem jakimkolwiek materiałem stałym rury są napełniane do pożądanej wysokości tylko wodą. Po osiągnięciu pożądanej wysokości operator pogłębiarki może wprowadzić ciała stałe do rurki z geowłókniny. Po pierwszym napełnieniu rurki wodą materiał stały może być równomiernie rozprowadzony w rurce. Nowo wprowadzone substancje stałe i woda w pojeździe po prostu wypchną istniejącą wodę.

Większość projektów składa się z wielu rurek z geowłókniny, które należy wypełnić w określonej kolejności. Każda rura jest zwykle całkowicie wypełniona przed montażem kolejnych rur z geowłókniny. Kolejne tuby można następnie umieścić przy istniejącej tubie i napełnić. Ta metoda instalacji pozwoli uzyskać niewielki obszar między rurami ze względu na ich zaokrąglone końce. Jeśli niskie punkty nie są pożądane, można zastosować alternatywne metody połączeń. Najczęstszą praktyką instalacyjną w celu wyeliminowania lub przynajmniej zminimalizowania wielkości podciśnienia jest zastosowanie zakładki. W przypadku tego typu połączenia każda kolejna rura z geowłókniny (i zwykle fartuch do czyszczenia) musi być umieszczona pod tylnym końcem poprzednio ułożonej rury. Rura „z zakładką” nie jest w tym momencie w pełni rozwinięta. Oczywiście ta procedura nakładania się musi być wykonana przed napełnieniem rury z geowłókniny wodą lub ciałami stałymi. Po wykonaniu połączenia „pierwsza” rura z geowłókniny jest napełniana zgodnie z wcześniejszym opisem. Każda kolejna rura jest również napełniana w ten sam sposób, jednak odcinek rury, który został umieszczony pod spodem, nie zostanie wypełniony i powinno powstać dość szczelne (i „na pełną wysokość”) połączenie.

Po zakończeniu instalacji porty iniekcyjne muszą być odpowiednio zabezpieczone, aby nie uległy rozdarciu podczas zdarzeń falowych. Producent geowłókniny zapewni prawidłową procedurę zabezpieczania portów wtryskowych. Jednak powszechnie praktykowaną metodą jest po prostu odcięcie portu wtryskowego, pozwalając jednocześnie, aby nadmiar materiału zwinął się (lub złożył) równo z górną powierzchnią rurki. Złożony materiał jest następnie mocowany do powierzchni rury za pomocą odpornych na korozję pierścieni zabezpieczających lub złączek typu ściskanego.

Wypełnione i zamknięte geowłókniny będą nadal odwadniać, a ciała stałe będą się jeszcze przez pewien czas konsolidować. Czas trwania odwodnienia i konsolidacji będzie się różnić w zależności od rodzaju geowłókniny i materiału wypełniającego. Zazwyczaj gruboziarnisty materiał odwadnia się znacznie szybciej niż drobny materiał, taki jak glinka ilasta. Po wystąpieniu oczekiwanej ilości odwodnienia rury geowłókninowe można zakopać, zasypać itp.

Podsumowanie

Chociaż technologia rur geowłókninowych wypełniona bagrami jest używana od wielu lat, ostatnie głośne projekty zwróciły uwagę branży. Dzięki współpracy z GRI w celu udokumentowania specyfikacji branżowej metodologia zyskała na wiarygodności. Technologia i przemysł są wciąż młode, ale nowsze i lepsze protokoły są wdrażane codziennie. Przyszłość z pewnością wygląda dobrze dla wypełnionych bagrą rur geowłókninowych.

(Geotube® jest zastrzeżonym znakiem towarowym Ten Cate Nicolon)

Fragment z CE News dla branży inżynierii lądowej

Kategorie wiadomości i studiów przypadków