Способ закрепления и усиления несущей способности обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа под основаниями и фундаментами зданий и сооружений



Способ закрепления и усиления несущей способности обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа под основаниями и фундаментами зданий и сооружений
Способ закрепления и усиления несущей способности обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа под основаниями и фундаментами зданий и сооружений

 


Владельцы патента RU 2594495:

Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к технологии закрепления обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа под основаниями и фундаментами зданий и сооружений. Способ закрепления и усиления несущей способности обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа под основаниями и фундаментами зданий и сооружений включает проходку инъекционных скважин, через которые с помощью инъекторов под давлением подают низковязкий раствор. Для увеличения радиуса распространения инъекционного низковязкого раствора дополнительно на расстоянии L, например от 3 до 3,5 м, от инъекционной скважины по обе ее стороны пробуривают еще как минимум две боковые скважины, в каждую из которых опускают устройство для откачивания воды, например, перфорированную трубу, обтянутую микропористым материалом и подключенную к вакуумным насосам, и откачивают воду из пор инъектируемого обводненного мелкозернистого грунта, снижая сопротивление поровой воды инъекционному низковязкому раствору, нагнетаемому инъектором из инъекционной скважины, работающим в одном временном режиме с вакуумными насосами. Технический результат состоит в увеличении радиуса распространения инъекционного раствора, а следовательно, и шага между инъекционными скважинами и расстояния между рядами скважин, снижении материалоемкости и трудоемкости строительства. 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к технологии закрепления обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа под основаниями и фундаментами зданий и сооружений.

Известен способ создания пространственных структур из твердеющего материала в грунтовом массиве для усиления просадочных, структурно-неустойчивых и слабых водонасыщенных грунтов в основании зданий и сооружений, путем создания в грунтовом массиве пространственных структур из твердеющего материала и его выдержки от 7 до 24 ч, далее зачищают скважину в этом возрасте от твердеющего материала в пределах зоны нагнетания, выполняют разворот резца под заданными углами в диапазоне от 0 до 360° и формируют структурные элементы требуемой формы и размеров, а затем компонуют их в основании фундаментов зданий и сооружений, объединяя в плане и по высоте в пространственные структуры для совместной работы (патент РФ №2459037, МПК E02D 3/12, опубл. 20.08.2012 г.).

Недостатком аналога являются большие трудозатраты. Например, для создания одной стороны армоэлемента необходимо выполнить несколько операций с выдержкой для набора прочности материала до 24 часов. Кроме того, эффект усиления просадочных, структурно-неустойчивых и слабых водонасыщенных грунтов в основаниях фундаментов за счет трения грунта по вертикальным плоскостям армоэлемента в водонасыщенных грунтах будет неэффективным.

Известен способ интенсивного укрепления грунта под действующим строением (патент РФ №2507342, МПК E02D 3/12, опубл. 20.02.2014 г.). Способ осуществляется путем закачивания раствора в стволы глубинных скважин ступенями по горизонтали с последующим формированием пространственной структуры грунта под зданием. Относительно контура сооружения создают технологическую базовую зону многоуровневых опорных горизонтов контрфорсного тела, в котором снизу производят формирование корня стабилизации просадочного грунта методом принудительного основного и дополнительного этапно-ступенчатого закачивания активной массы раствора, распределения и регулирования в объемной плотности просадочного грунта на стыках участков контакта и сочетания комплектарно-активных гетерогенных систем, прямого и обратного обжатия зоны релаксационных участков в объемной плотности просадочного грунта на стыках участков контакта при переменной направленности подачи активной массы раствора под сменными углами в горизонтальных плоскостях многоуровневых опорных горизонтов. При этом создают интенсивное развитие продвижения раствора через грунт за счет принудительных и поперечных сил сдвига относительно друг друга в различных уровнях горизонтов контрфорсного тела в направлении противодействия сил сопротивления укрепляемого грунта. Производят распределение и формирование расположений узловой направленности закачивания раствора в грунт с возможной корректировкой требуемых линейных и угловых параметров направленности поступательного перемещения раствора, консолидации и формирования структуры грунта. Закачивание раствора в стволы глубинных скважин проводят ступенчато по горизонтам и формированию в единую объемно-пространственную структуру грунта на всю глубину активной базовой зоны релаксационных участков контрфорсного тела, а ввод дополнительного закачивания раствора и создание подпорной силы производят в виде подачи побочного раствора и последовательного выборочного направления, распределения и формирования его положения по локальным участкам горизонтальных переходов базовых зон релаксационных участков контрфорсного тела в просадочном грунте под действующим строением.

Недостатком аналога является создание контрфорсного тела из твердеющего раствора за счет разрыва грунта и создания полости, которая заполнится твердеющим раствором. Закрепление грунта указанным способом ограничивает его применение, например, в несвязных песчаных сильнообводненных грунтах, так как одновременное создание полости и ее заполнение твердеющим материалом невозможно или, в крайнем случае, малоэффективно, так как при размыве полости она заплывает. Например, в плывунных грунтах это невозможно выполнить, а в обводненных крупнозернистых песках радиус размыва полости и ее заполнение будет ничтожным, поэтому экономически это будет невыгодно.

Известен способ закрепления грунтов закрепляющими смесями, вязкость которых ниже вязкости воды и составляет 0,92 м Па·с (В.К. Баушев. Закрепление грунтов в сложных инженерно-геологических условиях. «Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», том 130. - Ленинград, «Энергия», 1979 г., С. 114; А.Н. Адамович. Закрепление грунтов и противофильтрационные завесы. - Москва, «Энергия», 1980 г., С. 257). Способ включает проходку инъекционных скважин на проектную глубину, после чего в пройденную скважину с обсадной трубой опускают инъекционную трубу, состоящую из колонн труб и резинового уплотнителя. Колонна труб является натяжной и в то же время нагнетательной. Обжатие резинового уплотнителя осуществляют завинчиванием домкрата. Регулирование давления производят с помощью манометра на инъекционном насосе и магистральном трубопроводе. После установки инъектора на нижней отметке в зоне инъектирования производят обжатие резинового уплотнителя завинчиванием домкрата. Уплотнение, созданное между инъектором и обсадной трубой, позволяет подавать инъектируемый низковязкий раствор под расчетным давлением в инъектируемую зону через свободный конец инъектора. После закрепления инъектируемой зоны грунта инъектор вместе с обсадной трубой поднимают вверх для инъектирования верхней зоны грунта и в такой последовательности грунт закрепляют до верхних отметок.

По числу сходных признаков и достигаемому результату указанное техническое решение выбрано в качестве прототипа предлагаемого способа.

Недостатками прототипа являются небольшой радиус распространения инъектируемого раствора (например, при Kф=0,3 м/сут - 0,7 м; при Kф=5÷20 м/сут - 1,4÷1,8 м), что сужает область использования этого способа при закреплении грунтов, так как возникает необходимость бурения большого количества скважин, что значительно увеличивает стоимость и сроки строительства.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в увеличении радиуса распространения инъекционного раствора, а следовательно, и шага между инъекционными скважинами и расстояния между рядами скважин, в снижении стоимости и в сокращении сроков строительства.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе, включающем операции проходки инъекционных скважин и подачи через них с помощью инъекторов под давлением низковязкого раствора, дополнительно для увеличения радиуса распространения инъекционного низковязкого раствора на расстоянии L, например от 3 до 3,5 м, от инъекционной скважины по обе ее стороны пробуривают еще как минимум две боковые скважины, в каждую из которых опускают устройство для откачивания воды, например перфорированную трубу, обтянутую микропористым материалом и подключенную к вакуумным насосам, и откачивают воду из пор инъектируемого обводненного мелкозернистого грунта, снижая сопротивление поровой воды инъекционному низковязкому раствору, нагнетаемому инъектором из инъекционной скважины, работающим в одном временном режиме с вакуумными насосами.

Отличительными признаками является пробуривание на расстоянии L, например от 3 до 3,5 м, от инъекционной скважины по обе ее стороны еще как минимум двух скважин; опускание в каждую боковую скважину устройства для откачивания воды, например перфорированную трубу, обтянутую микропористым материалом и подключенную к вакуумным насосам; откачивание воды из пор обводненного мелкозернистого грунта плывунного типа, снижающего сопротивление поровой воды инъекционному низковязкому раствору, нагнетаемому инъектором из инъекционной скважины, работающим в одном временном режиме с вакуумными насосами.

Благодаря наличию этих признаков достигается значительное увеличение радиуса распространения инъекционного низковязкого раствора, которое позволит значительно уменьшить число инъекционных скважин, тем самым повышается экономическая эффективность способа и сокращаются сроки строительства.

Предлагаемый способ закрепления и усиления несущей способности обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 1 показана совместная работа инъектора в инъекционной скважине и вакуумных насосов в боковых скважинах в процессе инъектирования обводненных мелкозернистых грунтов.

На фиг. 2 - горизонтальный разрез инъектируемой зоны грунта с пробуренными в ней инъекционными скважинами и боковыми скважинами для откачивания вытесняемой поровой воды.

На чертежах позициями обозначены:

1 - инъекционная скважина,

2 - боковые скважины,

3 - инъектор,

4 - резиновые кольца уплотнителя,

5 - муфта,

6 - перфорированная труба,

7 - инъектируемый обводненный мелкозернистый грунт плывунного типа,

8 - стрелками показаны направления распространения инъекционного низковязкого раствора,

9 - стрелками показана вытесняемая поровая вода,

L - расстояние между инъекционной скважиной 1 и боковыми скважинами 2.

Способ осуществляется следующим образом.

На первом этапе (фиг. 1) в массиве обводненного мелкозернистого грунта 7 плывунного типа пробуривают инъекционную скважину 1 и по обе стороны на расстоянии L=3÷3,5 м от нее - боковые скважины 2 под основанием или фундаментом здания/сооружения. В инъекционной скважине 1 устанавливают инъектор 3 (подвижного типа) с механическим обжатием резиновых колец уплотнителя 4, изготовленного из мягкой резины, уплотняемой домкратом, который натягивает трубы и передает давление посредством муфт 5 на резиновые кольца уплотнителя 4, которые при этом расширяются и прижимаются к стенкам скважины 1 или к обсадной трубе. Нагнетательную колонну труб опускают, не доходя до дна скважины на 0,3÷0,5 м. Через нее подают инъекционный низковязкий раствор, распространяемый в направлениях 8 (показанных стрелками) и который под давлением инъектирует окружающий обводненный мелкозернистый грунт 7.

Одновременно через боковые скважины 2, в которые до начала нагнетания инъектируемого низковязкого раствора, через инъекционную скважину 1, опускают перфорированные трубы 6, обтянутые микропористым материалом и подключенные к вакуумным насосам, которые откачивают вытесняемую поровую воду 9 с целью снижения сопротивления инъектируемому низковязкому раствору, поступающему под давлением через инъектор 3 в инъекционной скважине 1.

После окончания закрепления обводненного мелкозернистого массива грунта 7 плывунного типа через инъекционную скважину 1 и через боковые скважины 2 закрепление грунта продолжают, подавая под давлением инъекционный низковязкий раствор через инъекторы 3, размещаемые в боковых скважинах 2. Одновременно со стороны боковых скважин 2 бурят другие ряды скважин, продолжая процесс закрепления грунта инъекцией.

Способ закрепления и усиления несущей способности обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа под основаниями и фундаментами зданий и сооружений, включающий проходку инъекционных скважин, через которые с помощью инъекторов под давлением подают низковязкий раствор, отличающийся тем, что для увеличения радиуса распространения инъекционного низковязкого раствора дополнительно на расстоянии L, например от 3 до 3,5 м, от инъекционной скважины по обе ее стороны пробуривают еще как минимум две боковые скважины, в каждую из которых опускают устройство для откачивания воды, например перфорированную трубу, обтянутую микропористым материалом и подключенную к вакуумным насосам, и откачивают воду из пор инъектируемого обводненного мелкозернистого грунта, снижая сопротивление поровой воды инъекционному низковязкому раствору, нагнетаемому инъектором из инъекционной скважины, работающим в одном временном режиме с вакуумными насосами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к дорожному строительству местных и грунтовых дорог, в том числе на переувлажненных суглинках и глинистых грунтах с низкой несущей способностью.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для закрепления грунта. Способ закрепления грунта включает образование скважины, ввод в скважину удлиненного заряда, подачу в скважину твердеющего состава, и после заполнения скважины твердеющим составом удлиненный заряд взрывают, и после взрыва скважину снова заполняют твердеющим составом.

Изобретение относится к области строительства, в частности к упрочнению грунта путем введения в грунт затвердевающих веществ, и может быть использовано для защиты бетонных фундаментов, основания и тела земляного полотна железных и автомобильных дорог от воздействия грунтовых и поверхностных вод.

Изобретение относится к области строительства и ремонта линейных объектов, расположенных на карстоопасных участках, а именно к укреплению грунтового основания. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение безопасности линейных объектов, расположенных на карстоопасных участках.

Изобретение относится к области строительства, в частности к упрочнению грунта путем введения в грунт затвердевающих веществ, и может быть использовано для упрочнения оснований фундаментов, основания и тела земляного полотна железных и автомобильных дорог, в том числе и в условиях действия напорных грунтовых вод.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ).

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и, в частности, к защите водных ресурсов от загрязнения токсичными или радиоактивными веществами в районах размещения техногенных отходов, расположенных в пониженных участках рельефа или на равнинных участках, огороженных дамбами, к предотвращению фильтрации подземных вод в искусственные выработки различного назначения, к защите прибрежных водоносных горизонтов от интрузии морских вод.

Изобретение относится к высокоэффективной головке для нагнетания в грунт жидких смесей под давлением, для формирования консолидированных участков грунта. Технический результат - увеличение скорости потока струи и уменьшение турбулентности, без увеличения потребляемой мощности.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий во II-V дорожно-климатических зонах, а также покрытий на дорогах IV-V категорий в качестве материала для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для заделки трещин и герметизации неплотностей мест примыкания бетона к металлическим изделиям. Устройство для герметизации мест примыкания металл-бетон содержит пластинчатую стальную деталь защитно-герметических дверей, люков или фланцев трубчатых вводов инженерных коммуникаций с отверстиями для инъекторов.

Изобретение относится к строительству, а именно к укреплению грунтов. Способ откачивания воздуха-носителя, содержащегося в связующем агенте, из смеси сжатого воздуха и связующего агента при стабилизации земляных масс путем добавления связующего агента, причем в способе применяют устройство, содержащее средства для получения сжатого воздуха, емкость со связующим агентом, трубу для подачи смеси сжатого воздуха и связующего агента, и устройство для перемешивания связующего агента с земляными массами, причем согласно данному способу сжатый воздух, применяемый для перемещения связующего агента, откачивают при помощи следующих действий через отдельную выводящую трубу до того, как сжатый воздух достигает земляных масс. Связующий агент перемещают в емкость для хранения с выходным отверстием для связующего агента, выходящим в грунт. Давление в устройстве регулируют таким образом, чтобы давление в емкости для хранения превышало противодавление, создаваемое грунтом в выводящем отверстии, в результате чего связующий агент выводится из емкости для хранения в грунт через выводящее отверстие, и по меньшей мере часть воздуха контролируемым образом выводится из верхней части емкости для хранения в выводящую трубу. Воду распыляют в трубу для подачи, и скорость потока смеси воздуха, связующего агента и воды мгновенно увеличивается в сопле типа Вентури, также называемом соплом Лаваля, в результате чего вода диспергируется в туман, к которому прилипает порошкообразный связывающий агент, таким образом, образуя шламоподобную массу, направляемую в емкость для хранения. Технический результат состоит в повышении несущей способности опор, снижении материалоемкости и трудоемкости при производстве работ. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх