Способ укрепления массива грунта

 

Использование: укрепление грунтов в основаниях зданий и сооружений с помощью струйной технологии, Сущность изобретения: выполняются направляющие скважины, из них размывается грунт перемещаемыми струями укрепляющего раствора с образованием колонн из укрепляемого грунта и изливом избытка растворогрунтовой пульпы. Перед выполнением каждой направляющей скважины образуют дополнительную скважину на расстоянии более радиуса действия струи. Избыток растворогрунтовой пульпы подают в одну или несколько дополнительных скважин. Приводится математическая зависимость для определения диаметра дополнительной скважины. Выполнение направляющих скважин может быть осуществлено по сетке квадратов с размещением дополнительных скважин в промежутках между направляющими скважинами. Приводится математическая зависимость для определения расстояния между осями последних. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 0 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4798010/33 (22) 02,03.90 (46) 23.09.92. Бюл. М 35 (71) Специализированный проектно-изыскательский и экспериментально-конструкторский институт Гидроспецпроект" (72) М, Ф. Хасин (56) Заявка Японии N 55-38449, кл. Е 02 0

3/12, опублик. 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1629411, кл. Е 02 0 3/12, 1989. (54) СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ МАССИВА

ГРУНТА (57) Использование; укрепление грунтов s основаниях зданий и сооружений с помощью струйной технологии. Сущность изобретения; выполняются направляющие скважины, из них размывается грунт пере Изобретение относится к области строительства, в частности к укреплению слабых грунтов в основаниях зданий и сооружений с использованием струйной технологии.

Цель изобретения — снижение затрат.

Способ поясняется чертежами, на которых показано: на фиг. 1 — схема осуществления способа в разрезе; на фиг. 2 — план дискретного расположения колонн укрепленного грунта; на фиг, 3 — план сплошного расположения колонн укрепленного грунта, на фиг. 4- схема tc расчету расстояния между осями колонн.

Способ осуществляют следующим образом, В подлежащем укреплению массиве грунта 1 образуют дополнительную скважину 2 расчетным диаметром dao> и глубиной

5U, 1763572 Al мещаемыми струями укрепляющего раствора с образованием колонн из укрепляемого грунта и изливом избытка растворогруктовой пульпы. Перед выполнением каждой направляющей скважины образуют дополнительную скважину на расстоянии более радиуса действия струи. Избыток растворогрунтовой пульпы подают в одну или несколько допОлнительных скважин, Приводится математйческая зависимость для определения диаметра дополнительной скважины. Выполнение направляющих скважин может быть осуществлено по сетке квадратов с размещением доволнительных скважин в промежутках между направляющими скважинами. Приводится математическая зависимость для определения расстояния между осями последних. 1 з. и. ф-лы, 4 ил, h. Затем образуют направляющую скважину

3 диаметром б > на полную глубину Н укрепления грунта и опускают в нее до забоя струйный монитор 4 с боковыми соплами.

Образование направляющей скважины 3 возможно с помощью монитора 4, для чего последний оснащают буровым наконечником и буровым приводом, От устья направляющей скважины 3 в дополнительную скважину 2 прокладывают трубопровод или лоток 5. В монитор 4 подает под давлением укрепляющий раствор (в сопровождении сжатого воздуха или без него), который истекает из боковых сопел в виде струй б, и ведут подъем монитора 4 с вращением или без вращения. Перемещаясь, струи 6 укрепляющего раствора размывают прилегающий к стенкам направляющей скважины

1763572

Н А — и +%ð бдоп = (1,273 Г О)

45 (1) где h — глубина дополнительной скважины;

Й вЂ” количество дополнительных скважин, используемых при образовании одной колонны из укрепленного грунта, 50

F, Н вЂ” площадь поперечного сечения и глубина колонны; б > — диаметр направляющей скважины;

А — коэффициент укрепления грунта;

Vð, Vrð — объемы укрепляющего рэство- 55 ра и грунта в колонне; .п, W4. — пористость и объемная влажность грунта в долях единицы.

Коэффициент укрепления грунта А может быть выражен через весовое соотношегрунт и перемешивают его с раствором, образуя колонну из укрепленного грунта 7, При этом избыток растворогрунтовой пульпы 8 поступает из устья направляющей скважины 3 в дополнительную скважину 2. 5

Если бурение дополнительной скважины 2 осуществляли, например, с промывкой, растворогрунтовая nynbna 8 вытесняет из скважины 2 находящуюся в ней промывочную жидкость, По окончании образования ко- 10 лонны 7 весь иэлившийся избыток растворогрунтовой пульпы 8 заполняет дополнительную скважину 2, образуя в ней дополнительную колонну из укрепленного грунта. 15 Bo избежание прорыва струй раствора

6 из направляющей скважины 3 в дополнительную скважину 2 расстояние между ними должно превышать радиус размь вающего действия струй 6. 20

Колонны из укрепленного грунта 7 могут быть выполнены с разной формой поперечного сечения — круглой, плоской, крестообразной, многолопастной и т,д., что достигается за счет конструкции и режима 25 перемещения монитора 4, Дополнительные колонны 2 также могут быть выполнены с разной формой поперечного сечения; при буровом способе выполнения они будут круглоцилиндрическими. 30

При осуществлении способа возможно применение нескольких дополнительных скважин 2 при выполнении каждой колонны

7.или наоборот. Возможна также не прямая подача избытка растворогрунтовой пульпы 35

8 в дополнительную скважину 2, а с промежуточными накоплением ее в емкости в пределах времени до начала схватывания раствора.

Диаметр дополнительной скважины 2 40 определяют по расчетной зависимости

А = — yr (1 — n) — +—

LI, 1 в

Г ч (3) где Ц вЂ” масса цемента в составе колонны;

à — масса грунта в составе колонны; у„— плотность (удельный вес) грунта; у, — плотность (удельный вес) цемента; в/ц — водоцементное отношение (консистенция) укрепляющего раствора.

При сплошном укреплении массива грунта, когда к нему предъявляются требования как прочности, так и водонепроницаемости, колонны 7 и 2 из укрепленного грунта должны быть состыкованы без зазоров между ними. Наиболее оптимально выполнение колонн 7 круглоцилиндрическими и расположение их осей по квадратной сетке, а дополнительных скважин (колони) 2 — в промежутка;", между ними (по одной дополнительной скважине 2 на каждую колонну 7).

При этой схеме расстояние между осями направляющих скважин 3; а также между осями дополнительных скважин 2 определяют по зависимости

b= 0,5(бдо + го -ад„), (3) где 0 — диаметр колонны из укрепленного грунта.

Пример. Основание сооружения с динамическими нагрузками сложено песками и требует сплошного укрепления для обеспечения модуля деформации 1000 МПа.

Глубина укрепления 10 м, Пески в естественном залегании имеют пористость 0=0,4, объемную влажность @4=0,05. Пабораторными и полевыми исследованиями установили, что требуемый модуль деформации может быть получен при коэффициенте укрепления грунта А=0,5 с использованием цементного раствора В L|,=1, Укрепление грунта предусмотрено струйной технологией с помощью растворовоздушных струй, диаметр образуемых колонн укрепленного грунта равен Д=1,5 м, диаметр направляющих скважин до=0,1. Глубина дополнительных скважин принята равной глубине укрепления (h=H=10 м), количество дополнительных скважин на одну колонну M=1), Диаметр дополнительных скважин по формуле (1), . 10 (2 0,5 — 0,4 — 0,05 (1.5

1 X 10 0,5 — 0,4 + 0,05 + 1

0,12) =

0,53 м ние цемента.и грунта в составе колонны из укрепленного грунта

1 f0 /2

Расстояние между осями направляющих скважин и между осями дополнительных скважин по формуле (3);

b=0,5(0,53+,53 =1,29 м, Работы по сплошному укреплению массива грунта начинают с бурения дополнительных скажин, а с отставанием от них по крайней мере на одну скважину ведут образование "струйных" колонн укрепленного грунта. Колонны и дополнительные скважины выполняют в две очереди, через одну в каждом ряду (см, фиг. 3).

Бурение дополнительных скважин диаметром 0,53 м осуществляют, например, вращательным способом с промывкой и заполнением глинистым раствором. Бурение направляющих скважин диаметром 0,1 м ведут вращательным способом с помощью буровой струйной установки, в качестве бурового снаряда используют струйный монитор.

После готовности первой дополнительной скважины, осуществляют бурение на глубину 10 м соответствующей направляющей скважины и прокладывают от ее устья трубу в дополнительную скважину(по одной из стрелок на фиг, 3), В находящийся в направляющей скважине струйный монитор подают под давлением цементный раствор и воздух и поднимают монитор с вращением, образуя колонну укрепленного грунта диаметром 1.5 м. Избыток растворогрунтовой пульпы поступает иэ направляющей скважины в дополнительную, вытесняя из нее глинистый раствор и образуя дополнительную колонну укрепленного грунта.

Аналогичный цикл осуществляют на последующих парах скважин I очереди, а затем, после твердения в них растворогрунтовой смеси, ведут работы по скважинам 11 очереди, обеспечивая сплошность укрепления массива грунта, Технологический процесс укрепления массива грунта проходит с полным использованием растворогрунтовой смеси, что позволяет сократить до необходимого минимума затраты укрепляющего материаН А — и+wo

4доп = — „(1.273 F + + „

А — n+wp +1

4о) где h — глубина дополнительной скважины;

К вЂ” количеСтво дополнительных скважин, используемых при образовании одной колонны из укрепляемого грунта;

F и Н вЂ” соответственно площадь поперечного сечения и глубина колонны:

30 d< — диаметр направляющей скважины;

А = Vp/Чгр — коэффициент укрепления грунта;

Vp и Чгр — соответственно объемы укрепляющего раствора и грунта в колонне; и и Wo — соответственно пористость и объемная влажность грунта.

2, Способ поп.1,отличающийся тем, что выполнение наг равляющих скважин ведут с расположением их в плане по

40 сетке квадратов, а образование дополнительных скважин осуществляют в промежутках между направляющими скважинами, при этом расстояние Ь между осями последних принимают равным величине, 45 определяемой по зависимости

Ь = 0,5 (4доп+ 2 Π— 4доп), где D — диаметр колонны иэ укрепляемого грунта. ла, труда и энергии с получением требуемых свойств укрепляемого массива грунта.

Формула изобретения

1, Способ укрепления массива грунта, 5 включающий выполнение направляющих скважин, размыв из них грунта перемещаемыми струями укрепляющего раствора с об, разованием колонн из укрепляемого грунта и излив из скважин избытка растворогрун 0 товой пульпы, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат, перед выполнением каждой направляющей скважины образуют дополнительную скважину на расстоянии, превышающем радиус размы15 вающего действия струи, а во время излива избытка растворогрунтовой пульпы ведут подачу ее в одну или несколько дополнительных скважин, при этом диаметр 4доп последней определяют из зависимости

1763572

1763572

Составитель М.Хасин

Редактор Л,Куприянова Техред М,Моргентал . Корректор СЛисина

Заказ 3434 Тира>к Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул,Гагарина, 101