Способ возведения сооружения на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов



Способ возведения сооружения на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов
Способ возведения сооружения на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов

 


Владельцы патента RU 2592004:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательское, проектное и производственное предприятие по природоохранной деятельности "Недра" (ООО НИППППД "НЕДРА") (RU)

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении сооружений в акватории водных объектов. Способ возведения сооружения на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов включает устройство подушки поверх естественного основания, устройство технологических скважин сквозь слабонесущее основание. Первоначально выполняют слой подушки из песка или камня крупной фракции выше отметки уровня воды толщиной, достаточной для обеспечения работы технологических механизмов, после чего выполняют закрепление толщи слабонесущего грунта цементным раствором с предварительным размывом грунта через вертикальные технологические скважины методом струйной цементации, для чего под давлением закрепляющий раствор закачивают в толщу торфяника через вертикальные скважины, которые располагают в шахматном порядке. Удаляют излившуюся на поверхность часть закрепляющего раствора, после чего выполняют второй слой песчаной насыпи сооружения до проектных отметок. Технический результат состоит в повышении несущей способности грунта, обеспечении требуемой устойчивости сооружения, обеспечении равномерной осадки сооружения на слабонесущих грунтах основания сооружения в допустимых пределах. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении сооружений в акватории водных объектов с закреплением слабонесущих грунтов, преимущественно торфяных, в основании сооружений, например, при строительстве производственных площадок для бурения нефтяных, газовых, нагнетательных и наблюдательных скважин, а также для размещения на них объектов обустройства скважин.

Известен способ, включающий бурение скважин вдоль сооружения, заполнение скважин твердеющим материалом и формирование стволов свай, при укреплении земляного сооружения, возведенного или возводимого на болотах, скважины бурят с использованием обсадных труб не менее чем тремя рядами под каждый путь с верхней поверхности земляного сооружения с прорезкой тела сооружения и слоя торфа и заглублением в подстилающее слой торфа минеральное дно на 1,0-1,5 м, после чего в скважины укрепляют до образования объединяющих сваи в каждом ряду ростверков, поверх которых укладывают слой подстилающего материала типа щебня, или песка, или гравия (Пат. 2117728, Российская Федерация, МПК5 E02D 17/20. Способ укрепления земляного сооружения; заявка №97115549/03, заявл. 24.09.1997, опубл. 20.08.1998).

Этот способ не может быть использован при возведении сооружений на слабонесущих грунтах, он достаточно сложен при использовании. Кроме того, применение такого способа требует устройства ростверка с повышенной жесткостью, что неизбежно приведет к существенному удорожанию строительства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ возведения земляного сооружения на торфах, включающий послойный намыв водно-песчаной пульпы на торфяное основание с соотношением воды к песку 8:1. Он отличается тем, что после намыва на торфяное основание первого слоя водно-песчаной пульпы одновременно с намывом второго слоя осуществляют вертикальные проколы первого слоя и торфяного основания равномерно по обе стороны от оси сооружения (Пат. 1715916, Российская Федерация, МПК5 Е01С 3/00. Способ возведения земляного сооружения на торфах; заявка №4498942, заявл. 03.10.1988, опубл. 29.02.92, Бюл. №8).

Однако этот способ не обеспечивает необходимую устойчивость намывного сооружения при возведении намывного сооружения на подтопляемой территории. В современных условиях применение гидромониторов связано с ограниченной доступностью оборудования и значительной удельной стоимостью его применения. Метод не позволяет вести работы при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Традиционным методом строительства на слабых основаниях является замещение слабонесущего грунта на грунты с достаточной несущей способностью с послойным уплотнением. Однако в конкретных условиях выемка торфяных грунтов открытым способом практически невозможна из-за наличия поверхностных вод, из-за отсутствия сухопутных транспортных путей и ограниченных возможностей водного транспорта на малых глубинах. Кроме того, при отрицательных температурах окружающего воздуха невозможно обеспечить нормативные параметры уплотнения основания. Объем и стоимость работ на единицу горизонтальной поверхности сооружения несоизмеримо (в разы) превышают стоимость и трудоемкость предлагаемого метода в настоящем изобретении.

Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении равномерной осадки сооружения на слабонесущих грунтах основания сооружения в допустимых пределах путем создания свайного поля из грунто-цементных свай с уплотнением грунта между сваями и улучшением его механических характеристик (повышением несущей способности грунта), что обеспечивает требуемую устойчивость сооружения.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе возведения сооружения на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов, включающем устройство песчаной подушки поверх естественного основания, устройство технологических скважин сквозь слабонесущее основание, первоначально выполняют слой из песка или камня крупной фракции выше отметки уровня воды толщиной, достаточной для обеспечения работы технологических механизмов. После этого выполняют закрепление толщи слабонесущего грунта цементным раствором с предварительным размывом грунта через вертикальные технологические скважины методом струйной цементации. Для этого закрепляющий раствор закачивают под давлением в толщу торфяника через вертикальные скважины, которые располагают в шахматном порядке, удаляют излившуюся на поверхность часть закрепляющего раствора, после чего выполняют второй слой песчаной насыпи сооружения до проектных отметок.

Подачу цементного раствора осуществляют одновременно с подачей струи сжатого воздуха. Плотность размещения скважин, давление размыва и подачи закрепляющего раствора, а также состав раствора определяют из конкретных геологических условий. Закрепление грунта контролируют частотой вращения ротора, диапазоном и скоростью подъема буровой штанги, а также расходом закрепляющего раствора. Бурение технологических скважин осуществляют роторным способом с промывкой глинистым раствором. Закрепление грунта производят цементным раствором с добавками с водоцементным соотношением 1:1. Скважины бурят до отметки несущих слоев основания.

Существенной особенностью настоящего изобретения является обеспечение возможности выполнения работ по строительству сооружений на подтопляемых территориях в акватории водных объектов на малых глубинах с изменяемой отметкой поверхности воды (отметкой подпорного уровня), а также на сильно заболоченных территориях, торфяных болотах с открытым зеркалом воды.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема возведения сооружения.

На чертеже обозначено:

1 - существующий несущий слой грунта;

2 - слабонесущий грунт (торф);

3 - несущие слои основания;

4 - первоначальная насыпь из песка или камня;

5 - второй слой насыпи тела сооружения;

6 - технологическая скважина;

7 - область закрепления;

8 - ограждающие конструкции;

9 - отметка уровня воды;

10 - отметка проектного уровня сооружения.

Способ осуществляется следующим образом.

Сооружение рабочей площадки производят на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов. Грунты, в пределах которых осуществляют сооружение рабочей площадки, представлены специфическими слабонесущими грунтами (торфами или илами). Для обеспечения осадки насыпи намывной площадки в допустимых пределах необходимо произвести закрепление слабых грунтов основания. В отдельных случаях, при малой несущей способности естественного основания (при строительстве на болотах) первоначальный слой выполняется из камня крупной фракции без снятия плодородного слоя.

При существенной ветро-волновой нагрузке для обеспечения устойчивости сооружения в зоне границы (периметра) сооружения предусмотрены ограждающие конструкции 8 (берегоукрепление).

Первоначально сооружают (намывают) первоначальную насыпь из песка или камня 4 (песчаную или каменную подушку) поверх существующего несущего слоя грунта 1 выше отметки уровня воды 9. Первоначальный слой выполняют толщиной, достаточной для обеспечения работы технологических механизмов. Ее определяют при проектировании исходя из конкретных геологических условий.

Закрепление грунтов намывного сооружения выполняют с поверхности насыпи из песка или камня 4.

Для этого на площади будущего сооружения пробуривают технологические скважины 6, которые располагают в шахматном порядке, позволяющем максимально охватить закрепляемое пространство. Бурение технологических скважин 6 производят, например, роторным способом с промывкой глинистым раствором. Скважины 6 пробуривают сквозь слабонесущий грунт 2 (торф) до отметки несущих слоев основания 3.

Затем производят вымывание (размыв) слабонесущего грунта 2 (торфа), которое обеспечивает понижение кислотности закрепляемой среды (торфяника).

После этого выполняют непосредственно закрепление толщи слабонесущего грунта 2 (торфа) закрепляющим раствором через вертикальные технологические скважины 6, например, методом струйной цементации (например, «Jet-Grounting»). Закрепляющий раствор под давлением закачивают в толщу торфяника через вертикальные технологические скважины 6. При этом для увеличения радиуса воздействия разрушающей струи подачу закрепляющего раствора осуществляют одновременно с подачей струи сжатого воздуха. В результате вокруг технологической скважины 6 образуется область закрепления 7, представляющая собой искусственный массив из слабого природного грунта, равномерно армированного жесткими элементами из грунтоцементных столбов.

В качестве закрепляющего раствора может быть использован, например, цементный раствор с водоцементным соотношением 1:1.

Излившаяся на поверхность часть раствора после некоторого твердения может быть удалена, например, механизированным способом.

В заключение выполняется второй слой песчаной насыпи 5 сооружения до отметки проектного уровня сооружения 10.

Плотность размещения скважин, давление размыва и подачи закрепляющего раствора, а также состав раствора определяют исходя из конкретных геологических условий.

Качество закрепления грунта контролируют частотой вращения ротора, диапазоном и скоростью подъема буровой штанги, а также расходом закрепляющего раствора.

Использование предлагаемого изобретения позволяет выполнять работы в течение всего года, практически независимо от температурных условий и от уровня поверхностных вод. Это позволяет практически вдвое сократить общий период строительства и получить значительный экономический эффект.

1. Способ возведения сооружения на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов, включающий устройство подушки поверх естественного основания, устройство технологических скважин сквозь слабонесущее основание, отличающийся тем, что первоначально выполняют слой подушки из песка или камня крупной фракции выше отметки уровня воды толщиной, достаточной для обеспечения работы технологических механизмов, после чего выполняют закрепление толщи слабонесущего грунта цементным раствором с предварительным размывом грунта через вертикальные технологические скважины методом струйной цементации, для чего под давлением закрепляющий раствор закачивают в толщу торфяника через вертикальные скважины, которые располагают в шахматном порядке, удаляют излившуюся на поверхность часть закрепляющего раствора, после чего выполняют второй слой песчаной насыпи сооружения до проектных отметок.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу цементного раствора осуществляют одновременно с подачей струи сжатого воздуха.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плотность размещения скважин, давление размыва и подачи закрепляющего раствора, а также состав раствора определяют из конкретных геологических условий.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что закрепление грунта контролируют частотой вращения ротора, диапазоном и скоростью подъема буровой штанги, а также расходом закрепляющего раствора.

5. Способ по п. 1 отличается тем, что бурение технологических скважин осуществляют роторным способом с промывкой глинистым раствором.

6. Способ по п. 1 отличается тем, что закрепление грунта производят цементным раствором с добавками с водоцементным соотношением 1:1.

7. Способ по п. 1 отличается тем, что скважины бурят до отметки несущих слоев основания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог на слабых пучинистых грунтах.

Изобретение относится к области строительства, а именно к георешеткам, предназначенным для применения в качестве армирующей и разделяющей прослойки в конструкциях земляного полотна линейных транспортных и геотехнических сооружений.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реконструкции, капитальном и текущем ремонте автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах без прекращения движения автомобильного транспорта на данных участках.

Изобретение относится к области строительства и реконструкции дорожного полотна линейных сооружений на участках поперечных водопропускных и продольных водоотводных устройств на слабых и вечномерзлых грунтах.

Изобретение относится к возведению насыпей, в том числе насыпей железных дорог. Цель изобретения - уширить основную площадку земляного полотна без нарушения целостности земляного полотна, уменьшить объем дренирующего грунта засыпки.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и предназначено для создания постоянных автомобильных дорог на слабых заболоченных основаниях. Способ сооружения плавающей насыпи включает нанесение на поверхность слабого грунтового основания жидкого слоя вспененного полимерного материала заданной ширины, на образовавшуюся поверхность которого после наступления полимеризации укладывают армирующий геосинтетический материал, затем повторяют процесс укладки слоев необходимое число раз до достижения требуемой высоты и геометрии плавающей насыпи.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильных и железных дорог и может быть использовано для предупреждения их деформаций, возникающих вследствие оттаивания в процессе эксплуатации многолетнемерзлых грунтов, находящихся в основании земляного полотна.

Изобретение относится к строительству, конкретнее к основаниям и фундаментам, и может быть использовано при возведении сооружений из армированного грунта. Армирующий элемент содержит торовые элементы из автопокрышек, с грунтовым заполнением, скрепленные между собой с помощью соединительных элементов, выполненных вырезанием из автопокрышки, уложенных в контакте друг с другом протекторами.

Изобретение относится к строительству, а именно к элементам для армирования, отделения и дренирования больших сооружений, таких как дорожные насыпи. Пластинчатый элемент для армирования, отделения и дренирования больших сооружений, таких как дорожные насыпи, содержит пластинчатый корпус, который имеет решетчатую структуру с основными тросами и поперечными тросами, растянутыми вдоль двух, по существу, взаимно перпендикулярных направлений.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении насыпей вторых путей железных дорог, преимущественно на слабых при протаивании вечномерзлых грунтах и болотах. Земляное сооружение двухпутного железнодорожного пути содержит насыпь первого пути и досыпанную к ней насыпь второго пути, а также анкеры и плоскостные армирующие элементы, расположенные под углом к откосу насыпи первого пути под основной площадкой насыпи второго пути. Вдоль откоса насыпи первого пути со стороны досыпанного второго пути выполнены по крайней мере два уступа, по крайней мере два анкера заглублены в тело насыпи первого пути в угол каждого уступа вдоль него под углом 45-90° к вертикальной оси. Каждый плоскостной армирующий элемент уложен на анкеры каждого уступа от угла уступа до верхнего края анкера и закреплен с ними, Каждый анкер, длина которого составляет 0,3-0,4 ширины основной площадки насыпи второго пути, заглублен в тело насыпи первого пути не менее чем на 0,5 своей длины. Технический результат состоит в увеличении срока службы до нормативного за счет сохранения целостности земляного сооружения двухпутного железнодорожного пути благодаря обеспечению эксплуатационно-допустимых параметров сооружения в течение нормативного срока службы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к строительству дорог, а именно к подготовке основания путем укрепления грунта. Способ усиления земляного полотна железнодорожного пути на слабом основании включает сооружение армирующего устройства в виде свай и сооружение земляного полотна. Между поверхностью слабого основания, армированного сваями, и основанием земляного полотна устраивают ростверк в виде платформы толщиной 0,3-0,5 м путем послойного уплотнения смеси грунта с полифилизатором в соотношении 0,9:0,1, имеющей трамбовочную влажность 10-15% до коэффициента уплотнения 0,95. Толщина каждого укладываемого слоя смеси составляет 0,08-0,1 м, причем грунт для смеси состоит из глины, песка фракций 0,25-0,5 мм, каменистых частиц фракций 2-5 мм, взятых в равных долях. Технический результат состоит в повышении несущей способности слабого основания, снижении материалоемкости строительства за счет использования местных недренирующих грунтов. 1 ил.
Изобретение относится к области строительства, а именно к дорожным конструкциям, и может быть использовано при возведении земляного полотна промысловых автомобильных дорог и дорог с малой интенсивностью движения на слабых грунтах, в том числе на обводненных болотах 2-го и 3-го типа. Конструкция земляного полотна для строительства промысловых автомобильных дорог и дорог с малой интенсивностью движения на слабых грунтах, в том числе на обводненных болотах 2-го и 3-го типа включает местный некондиционный переувлажненный грунт, геосинтетическое нетканое водопроницаемое полотно. Выполнена с устройством прослоек из геоткани, которые сформированы в две конструкции-обоймы с насыпным защитным верхним слоем. Прослойка для первой опорной обоймы представляет собой цельное по ширине полотно из геоткани, скрепленное и уложенное на ширину основания насыпи с запасом на ширину верха и откосную часть опорной обоймы, на которую послойно отсыпается местный некондиционный грунт на толщину опорной обоймы. После чего края геоткани первой опорной обоймы соединяются и свариваются внахлест, поверх первой обоймы аналогичным образом устраивается вторая обоймы, на поверхность которой отсыпается защитный слой насыпи из фильтрующих грунтов. Технический результат состоит в снижении неравномерности осадки основания насыпи, обеспечении перераспределения осадки по поперечному сечению насыпи с уменьшением ее по оси, обеспечении в процессе строительства и эксплуатации всех технических требований прочности и устойчивости для каждого возведенного конструктивного элемента обоймы. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх