Способ восстановления подземного сооружения

 

Изобретение направлено на решение проблемы восстановления подземных сооружений, расположенных в неустойчивых водонасыщенных грунтах (плывунах). Подземные сооружения (тоннели метро, канализационные коллекторы и т.д.), построенные в неустойчивых грунтах, часто в процессе эксплуатации дают сильную просадку, при этом нарушается их прочность и герметичность, а сами эти дорогостоящие сооружения заполняются водой и выходят из строя. Новым в данном способе является операция поднятия ограждающих конструкций подземного сооружения путем создания повышенного давления грунта под этим сооружением и снижения этого давления над ним. Поставленная цель достигается за счет нагнетания смеси песка с водой в зону, расположенную под сооружением, и отбора грунта из зоны, расположенной над сооружением. Для герметизации ограждающих конструкций во время этой операции используются криогенные жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к восстановлению просевших, потерявших герметичность и, как правило, затопленных специальных подземных сооружений.

Известен способ восстановления затопленного подземного сооружения, включающий установление на входе в сооружение камеры, подачу сжатого воздуха, отвод воды и создание перемычки [1].

Недостатком способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким решением к данному изобретению является способ восстановления затопленного подземного сооружения, включающий установление на входе в сооружение камеры, герметизацию его внутреннего объема путем замораживания, подачу в сооружение сжатого воздуха, отвод воды и создание перемычки [2].

Недостатком известного способа является отсутствие широкомасштабности его использования, особенно в условиях, когда подземное сооружение, например, метро, установлено в малоустойчивых водонасыщенных грунтах (плывунах). При просадке подземных сооружений теряется герметичность его обделки по всей длине, по этой причине наблюдается вынос плывуна внутрь сооружения вместе с просачивающейся туда водой, вследствие этого происходит вымывание основания под сооружением и еще большая его просадка. Таким образом происходит саморазвивающийся процесс разрушения подземного сооружения.

Задачей изобретения является обеспечение восстановления подземного сооружения, построенного в малоустойчивых водонасыщенных грунтах (плывунах) и получившего в результате эксплуатации значительную просадку с разгерметизацией ограждающих конструкций (стыков тюбингов).

Задача решается за счет того, что в способе восстановления подземного сооружения, включающем установление на входе в сооружение камеры, подачу сжатого воздуха, отвод воды, герметизацию ограждающих конструкций (тюбингов) путем замораживания, после герметизации ограждающих конструкций создают повышенное давление под сооружением путем нагнетания под это сооружение смеси крупнозернистого песка с водой через инвентарные или специально созданные отверстия в обделке (тюбингах), а также через пробуренные с поверхности земли нагнетательные скважины, и одновременно снижают давление над сооружением, путем отбора над ним грунта (плывуна) через пробуренные с поверхности земли заборные скважины и путем перепуска этого грунта сверху вниз через сооружение по трубопроводам с помощью нагнетателей, а после установления сооружения в изначальное (проектное) положение и смыкания щелей в обделке (между тюбингами) подачу смеси крупнозернистого песка с водой под сооружение и отбор малоустойчивого водонасыщенного грунта (плывуна) над ним прекращают, обделку вновь герметизируют путем замораживания, отверстия в обделке (в тюбингах) закрывают инвентарными пробками.

На чертеже показана технологическая схема способа.

Способ восстановления подземного сооружения осуществляют следующим образом.

Устанавливают на входе в сооружение шлюзовую камеру, после чего из сооружения удаляют воду путем вытеснения ее сжатым воздухом, если имеются значительные водопритоки, или обычной откачкой насосами, если эти притоки незначительны. Затем замораживают все участки обделки, где наблюдаются неорганизованные водопритоки с выносом плывуна и локально участки тюбингов, где расположены пробки. После герметизации тюбингов снаружи льдом пробки тюбингов вывинчиваются и устанавливают на их место патрубки с обратными клапанами и задвижками. Затем через эти патрубки с помощью, например, бетононасоса нагнетают крупнозернистый песок с водой под основание сооружения, давление над сооружением растет. Под воздействием этого давления сооружение начинает перемещаться вверх. Для уменьшения противодействия этому перемещению с поверхности земли бурят скважину до отметки верхней части обделки сооружения и отбирают часть грунта, снижая тем самым в этой зоне давление и способствуя перемещению сооружения вверх. Для выполнения поставленной задачи наряду с этим с поверхности земли бурятся нагнетательные скважины до отметки ниже, чем отметка основания сооружения, и по ним подают такую же смесь крупнозернистого песка с водой для увеличения давления под сооружением. Для этих целей могут быть использованы скважины, которые ранее при строительстве сооружения использовались для замораживания грунта. Кроме того, для повышения эффективности данного способа с помощью нагнетателя по трубопроводам перекачивают малоустойчивый водонасыщенный грунт (плывун) из зоны, расположенной над сооружением, в зону, расположенную непосредственно под сооружением. Для этого используют те же инвентарные отверстия в тюбингах.

После перемещения подземного сооружения в изначальное (проектное) положение подачу и перекачку смеси крупнозернистого песка и плывуна прекращают, оборудование и трубопроводы демонтируют, в тюбинги устанавливают инвентарные пробки, предварительно загерметизировав эти тюбинги замораживанием.

Способ осуществляют с помощью устройства, включающего шлюзовую камеру 1, расположенную во входе подземного сооружения. Подачу сжатого воздуха обеспечивают компрессор 2 с воздуховодом 3, а удаление воды-насос 4 с водоводом 5. Подачу холода обеспечивает холодоисточник, например, криогеновая емкость 6, с трубопроводами 7 и теплообменниками 8. Подачу смеси крупнозернистого песка с водой осуществляют внутри сооружения бетононасос 9 по трубопроводу 10, а по скважине 11 с поверхности земли бетононасос 12. Перекачку плавуна с зоны, расположенной над сооружением, в зону, расположенную под сооружением, осуществляют бетононасосом 13. Для разгрузки от давления зоны, расположенной над сооружением, предусмотрены скважины 14.

Устройство работает следующим образом.

Компрессор 2 по воздухопроводу 3 подает сжатый воздух внутрь сооружения, давление в последнем поднимается, что способствует удалению воды из сооружения с помощью насоса 4 и водовода 5. Повышенное давление препятствует проникновению плывуна внутрь сооружения. После осушения подземного сооружения из емкости 6 подается криогенная жидкость, например, жидкий азот, по трубопроводам 7 к теплообменникам 8, которые замораживают все места проточек и тюбинги в местах расположения пробок с наружной стороны. Пробки тюбингов вывинчиваются и на их место устанавливаются патрубки, в которые по трубопроводу 10 бетононасосом 9 подается смесь крупнозернистого песка с водой под сооружение, давление под ним увеличивается. Одновременно такая же смесь подается с поверхности земли под сооружение по скважине 11 с помощью бетононасоса 12. С этой же целью включаются бетононасосы 13, которые перекачивают плывун из зоны, расположенной над сооружением, в зону, находящуюся под сооружением. Давление под сооружением растет и оно начинает подниматься вверх, сжимая верхние слои плывуна. При повышении давления над сооружением, часть плывуна выходит через скважины 14, давление под сооружением за счет этого снижается до первоначального.

После установки сооружения в изначальное (проектное) положение снова по теплообменникам 8 подается криоагент, замораживаются тюбинги и вместо патрубков ввинчиваются инвентарные пробки.

Крупнозернистый песок, расположенный непосредственно за обделкой, будет выполнять роль обратного фильтра, исключая попадание внутрь сооружения плывуна и его просадку по этой причине.

Предложенный способ позволяет восстановить уникальные сооружения, например, участки просевшие и затопленные метро, подземные канализационные коллекторы и т.п.

Формула изобретения

Способ восстановления подземного сооружения, включающий установление на входе в сооружение камеры, подачу сжатого воздуха, отвод воды, герметизацию ограждающих конструкций (тюбингов) путем замораживания, отличающийся тем, что после герметизации ограждающих конструкций создают повышенное давление под сооружением путем нагнетания под это сооружение смеси крупнозернистого песка с водой через инвентарные или специально созданные отверстия в обделке (тюбингах), а также через пробуренные с поверхности земли нагнетательные скважины и одновременно снижают давление над сооружением путем отбора над ним грунта (плывуна) через пробуренные с поверхности земли заборные скважины и путем перепуска этого грунта сверху вниз через сооружение по трубопроводам с помощью нагнетателей, а после установления сооружения в изначальное (проектное) положение и смыкания щелей в обделке (между тюбингами) подачу смеси крупнозернистого песка с водой под сооружение и отбор малоустойчивого водонасыщенного грунта (плывуна) над ним прекращают, обделку вновь герметизируют путем замораживания, отверстия в обделке (в тюбингах) закрывают инвентарными пробками.

РИСУНКИ

Рисунок 1