Способ сооружения подземного резервуара в грунте

 

Изобретение относится к строительству подземных резервуаров и может быть использовано для сооружения подземных хранилищ жидких веществ и промышленных отходов в грунтах. Скважины бурят с наклоном к центральной части резервуара. Устье их располагают по верхнему контуру резервуара. Ведут размыв грунта. Заполняют зону размыва твердеющим раствором. Создают наклонную подпорную стенку, производят выемку грунта внутри контура резервуара. Снижается расход связующего раствора за счет уменьшения толщины стенки подземного резервуара с одновременным повышением ее устойчивости. 3 ил.

Изобретение относится к строительству подземных резервуаров и может быть использовано для сооружения подземных хранилищ жидких веществ и промышленных отходов в проницаемых грунтах.

Известен способ сооружения подземного низкотемпературного ледопородного резервуара в виде вертикально-цилиндрической выработки, включающий бурение вертикальных скважин, создание через них подпорной стенки путем прокачки через скважины охлаждающего реагента до образования сплошного ледопородного массива по контуру резервуара и последующей выемки грунта из контура резервуара (1).

Недостатком данного способа является необходимость создания и поддержания при эксплуатации подпорной ледопородной стенки большой толщины для обеспечения ее устойчивости при хранении жидких веществ.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решения является способ сооружения ограждающих конструкций в грунте струйной технологией, при которой бурят вертикальные скважины, через которые создают подпорную стенку в виде взаимопересекающихся круглых свай путем кругового размыва грунта с подъемом гидромонитора по скважине и одновременным заполнением зоны размыва связующим раствором с последующей выемкой грунта внутри контура, ограниченного подпорной стенкой (2).

Недостатком данного способа является большой расход связующего раствора, затрачиваемый на создание круглых свай большого диаметра, способных обеспечивать устойчивость вертикальной подпорной стенки при давления грунта и ее герметичность.

Задачей изобретения является снижение расхода связующего раствора за счет уменьшения толщины стенки подземного резервуара с одновременным повышением ее устойчивости.

В результате решения этой задачи упрощается технология сооружения подпорной стенки струйной технологией, так как размыв грунта производится в одном или двух противоположных направлениях без вращения гидромонитора. Создание наклонных стенок вместо вертикальных позволяет уменьшить их толщину и гарантирует их устойчивость. Кроме этого, создание наклонных стенок хранилища позволяет использовать для выемки грунта из контура резервуара наиболее дешевый и простой бульдозерный способ разработки грунта.

Сущность предлагаемого способа заключается в бурении скважин по контуру резервуара, создании через них подпорной стенки путем размыва грунта и заполнения зоны размыва твердеющим раствором, и выемке грунта внутри контура резервуара, при этом согласно предлагаемому способу скважины бурят с наклоном к центральной части резервуара, а размыв производят в наклонных плоскостях заложения подпорных стенок.

Благодаря наклону подпорной стенки уменьшается величина бокового давления грунта, находящегося за ее пределами, что обеспечивает большую устойчивость подземного резервуара. При наклоне стенки под углом естественного откоса грунта величина бокового давления на стенку равна 0.

Предлагаемый способ поясняется схемами на фиг. 1, 2 и 3.

На фиг. 1 представлена схема бурения наклонных скважин в плане при сооружении подземного резервуара.

На фиг. 2 представлена в разрезе схема сооружения подпорной стенки подземного резервуара.

На фиг. 3 показан подземный резервуар в разрезе после выемки из него грунта.

На фиг. 1-3 изображена скважина 1, пробуренная в грунте 2 до уровня дна 3 резервуара, через которую сооружают подпорную стенку 4.

Способ сооружения подземного резервуара в грунте струйной технологией осуществляется следующим образом.

Бурят скважины 1 с наклоном к центральной части резервуара. Устья скважин 1 располагают по верхнему контуру резервуара, а их наклон к центральной части резервуара принимают равным углу наклона подпорной стенки 4, который рассчитывают по прочностным характеристикам грунта и материала подпорной стенки 4 после упрочнения твердеющего раствора (фиг. 1). Скважины 1 бурят станками вращательного бурения или специальной струйной установкой путем ее гидропогружения в грунт. Длину скважины 1 определяют по глубине заложения дна 3 резервуара и углу наклона подпорной стенки 4. В скважину 1 опускают гидромонитор струйной установки, состоящий из труб для подачи твердеющего раствора, сжатого воздуха и воды и горизонтальных насадок. Горизонтальную насадку гидромонитора ориентируют в плоскости заложения подпорной стенки 4 и производят сооружение подпорной стенки 4 путем размыва грунта при подъеме гидромонитора вверх по скважине 1 с одновременным заполнением зоны размыва твердеющим раствором (фиг. 2). Если размыв производят водяной струей, то твердеющий раствор подают ниже горизонтальной насадки, а если размыв ведут жидким твердеющим раствором, то не применяют воду под давлением при сооружении подпорной стенки 4. Во втором случае упрощается технология, но увеличивается расход твердеющего раствора. Воздух в гидромонитор подают для увеличения дальности размыва водяной струи или струи твердеющего раствора. После упрочнения твердеющего раствора производят выемку грунта 2 внутри контура резервуара. Разработку грунта 2 производят бульдозером или экскаватором с перемещением его за пределы верхнего контура резервуара. Если дно 3 резервуара не достигает водоупорных пород, то производят бетонирование дна 3 до стыка с наклонными стенками 4 (фиг. 3).

Пример 1.

Подземный резервуар для размещения бурового раствора сооружают в супесях. Угол естественного откоса супесей составляет 45^o. При глубине заложения резервуара 3 метра и с учетом ограниченного во времени использования резервуара выбирают твердеющий раствор минимальной прочности, состоящий из 90% глины и 10% цемента. Тогда угол заложения подпорной стенки 4 принимают равным углу естественного откоса супеси - 45^o. Толщину подпорной стенки 4 принимают равной 20 см, исходя из ее фильтрационной характеристики.

По верхнему периметру резервуара под углом 45^o к центральной его части гидромонитором струйной установки способом гидропогружения проходят наклонную скважину 1 длиной 4,5 м на глубину 3,2 м от поверхности земли. После этого гидромонитор ориентируют в скважине 1 так, чтобы горизонтальная насадка была направлена в плоскости заложения подпорной стенки 4. В данном примере в этой плоскости находятся соседние пары скважин 1. Размыв грунта производят глиноцементным раствором плотностью 1,2 т/м³ при подъеме гидромонитора по скважине 1 вверх со скоростью 0,2 м/мин. При давлении на насадке 10 МПа дальность размыва супеси составит 2,5 м. После того, как гидромонитор поднимут до выхода струи на поверхность, боковой размыв прекращают, производят повторное погружение гидромонитора на указанную выше глубину и ориентируют боковую насадку на противоположную соседнюю скважину 1. Далее размыв повторяют по вышеописанной схеме. Для гарантированного смыкания зон размыва при создании подпорной стенки 4 расстояние между скважинами 1 принимают равным 4,5 м. После того, как будет сооружена подпорная стенка по всему контуру резервуара и произойдет упрочнение глиноцементной смеси (2 недели), производят выемку грунта бульдозером внутри контура. Дно 3 резервуара покрывают слоем глиноцементной смеси того же состава толщиной 20 см.

Пример 2.

Подземный резервуар для хранения концентрированного рассола создают в суглинках с углом естественного откоса 50^o. Глубина заложения резервуара 4,5 м. Для размыва и создания подпорной стенки 4 применяют цементно-песчаный раствор, обеспечивающий прочность после затвердевания 5 МПа. Толщину подпорной стенки 4 принимают равной 20 см. С учетом глубины заложения резервуара, прочностных характеристик суглинка и материала подпорной стенка 4 ее угол наклона принимают равным 75^o. Технология сооружения резервуара аналогична описанной выше в примере 1. При давлении раствора на выходе из горизонтальной насадки 10 МПа дальность размыва составит 1,5 м, поэтому расстояние между скважинами 1 принимают равным 2,5 м. После затвердевания цементнопесчаного раствора в течение 2 недель производят выемку грунта внутри контура резервуара экскаватором с последующей планировкой и цементацией дна 3. Внутреннюю поверхность подпорной стенки 4 усиливают, покрывая 5 сантиметровым слоем цементного раствора. После проведения стандартных гидравлических испытаний подземный резервуар готов к эксплуатации.

Источники информации: 1. СНиП 2.11.04-85. Подземные хранилища нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов. / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. с. 16-17.

2. Рекомендации по струйной технологии сооружения противофильтрационных завес, фундаментов, подготовки оснований и разработки мерзлых грунтов. ВНИИ оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсеванова. - М.: 1989, с. 43-50.

Формула изобретения

Способ сооружения подземного резервуара в грунте струйной технологией, включающий бурение скважин по контуру резервуара, создание через них подпорной стенки путем размыва грунта и заполнения зоны размыва твердеющим раствором с последующей выемкой грунта внутри контура резервуара, отличающийся тем, что скважины бурят с наклоном к центральной части резервуара, а размыв производят в наклонных плоскостях заложения подпорной стенки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.05.2005        БИ: 13/2005