И Е. Василенко, Е. А. Василенко, П. В. Васюков, В. A. Алнхашкин, П. С. Исаев, А. А. Абросов, Г. Н. Сазонов, Н. С Гаврилов, В. И. Василенко, Ш. Ш. Симандуев и В. Е. Стрельцов (72) Авторы изобретения

Государственный ордена Трудового Красного Знамени проектно-изыскательский институт Метрогипротранс (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ОСУШЕНИЯ МАССИВА ОБВОДНЕННОГО

НЕСВЯЗНОГО ГРУНТА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ПОДЗЕМНОГО

СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к подземному строительству преимущественно тоннелей и метростроению.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ осушения массива обводненного несвязного грунта при возведении подземного сооружения, преимущественно тоннеля, включающий образование в грунте скважин, подачу в одни скважины сжатого воздуха и откачку грунтовой воды

l0 через другие скважины (1) .

К недостаткам этого способа относится большая трудоемкость работ по созданию ледогруптовой герметичной оболочки по всем сторонам грунтового массива; высокая ма15 териалоемкость за счет расхода металлических труб на замораживающие колонки и магистральные разводящие сети; сложность применения на участках, густо насыщенных подземными инженерными коммуникациями.

Цель изобретения вЂ” повышение эффектив ности осушения.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу скважины размещают по конту.ру осушаемого массива грунта, а подачу сжатого воздуха и откачку грунтовой воды осуществляют соответственно в смежных скважинах, при этом подачу сжатого воздуха ведут с переменным давлением, а одновременно с-откачкой грунтовой воды через эти же скважины осуществляют регулируемый выпуск сжатого воздуха, причем давление сжатого воздуха в процессе осушения принимают растущим. от равного гидростатическому давлению при статическом уровне грунтовых вод до равного гидростатическому давлению при динамическом уровне грунтовых вод.

На фиг. 1 изображен участок грунтового массива, подлежащий осушению, план; на фиг. 2 вЂ” участок грунтового массива с водоупором вблизи дневной поверхности, продольный разрез; на фиг. 3 -- то же, поперечный разрез; на фиг. 4 и 5 вЂ” участок грунтового массива при различных положениях водоупорных слоев, поперечный разрез.

Трасса разбивается на отдельные участки, размеры которых (35 вЂ” 70 м) обосновываются с учетом рационального использования

4333 . тоннелестроительного оборудования, водоотливных средств и выбора оптимальной производительности передвижной компрессорйной установ ки.

Все работы на поверхности и в тоннеле увязываются между собой соответствующим графиком, предусматривающим, например, сле дующее: на первом участке трассы заканчивается проходка обоих тоннелей, второй участок трассы осушен и готов к сдаче под, проходку тоннелей, а на третьем участке в это же время начинаются работы по осушению.

Способ осуществляется следующим образом.

По контуру Т, П, Ш, Б участка устраивают воздушную завесу на всю высоту осушения посредством подачи сжатого воздуха через систему скважин 1, пробуренных ниже тоннеля 2 и оборудованных фильтровыми трубами 3 с фильтрами 4 и песчаной обсыпкой 5. Подачу сжатого воздуха ведут одновременно через все скважины.

Скважины 1 снабжены устройством для их перекрьпия, при необходимости, а также манометрами для измерения давления воздуха (на фигурах не показаны) .

Одновременно с непрерывной подачей сжатого воздуха ведут откачку грунтовой воды через систему водопонижающих скважин 6, оборудованных фильтровыми трубами 7 с фильтрами 8, песчаной обсыпкой 9 и водоотливными средствами (на фигурах не показаны) с водоотливной трубой 10.

На уровне дневной поверхности 11 кольце вые зазоры 12 между водоотливной трубой

10, фильтровой трубой 7 и обсадной трубой 13 перекрывают герметичной заглушкой

14 с запорным устройством 15, через кото рое кольцевое пространство (на фигурах не показано) между трубами 7 и 10 сообшает ся с атмосферой.

Образование воздушной завесы на всю глубину осушения грунтового массива по контуру I, D, 3. Я происходит следующим образом. Подаваемый сжатый воздух, давление которого несколько больше гидростатического давления при статическом уровне грунтовых вод, выхода из фильтра 4 насыщает грунтовый массив вокруг фильтра и перемещается в направлениях: вверх, как показано стерлками 16, и по горизонтали, как показано стрелками 17, В тех же направлениях отжимается и грунтовая вода. причем более интенсивное отжатие ее и

Э насыщение воздухом массива происходит в горизонтальном направлении от скважины 1 к скважине 6 за счет более короткого пути, меньшего сопротивления проникновению воздуха на этом пути и перепада давления за счет кольцевого зазора между трубами 7 и 10 по всей высоте, сообщающегося с ат5 мосферой через запорное устройство 15.

В результате этого горизонтальные потоки сжатого воздуха от смежных скважин 1 встречаются у водопонижающих скважин 6 и через кольцевой зазор между трубами 7 ,о и 10 скважин 6 объединяются одновременно в единую непрерывную по всему контуру Т, П, ПГ, 5 воздушную завесу. Воздушная завеса образуется вначале в нижней части контура в пределах высоты фильтров 4, а затем на всей высоте осушения грунтового массива.

Для стабильного направления перемещения сжатого воздуха и сохранения сплошности воздушной завесы в грунтовом массиве

1п между скважинами по всему замкнутому

,контуру l, ). (, Ц, Б осушаемого массива через кольцевые зазоры между трубами 7 и 10 каждой водопонижающей скважины 6 предусмотрен соответствующий выпуск

25 сжатого воздуха в атмосферу. При необходимости, сжатый воздух можно выпускать также в атмосферу (на кольцевой полости, заполненной обсыпкой 9) через запорное устройство 18. зо В результате направленного движения воздуха от скважин 1 к скважинам 6 через грунтовый массив между ними создается сплошная воздушная завеса сжатого воздуха, потоки которой интенсифицируют поступление воды из грунтов с низкой водоотдачей к водопонизительным средствам у скважин

6, обеспечивая этим стабильную работу последних, а также ускоряя осушение грунтового массива огражденного воздушной заве4О сой.

На продольной и поперечной сторонах воздушной завесы (см. фиг. 2 и 3) показано соответственно конечное стабилизировавшееся положение депрессионной кривой 19, 45 образовавшейся в результате одновременного воздействия сжатого воздуха, подаваемого через систему скважин для устройства воздушной завесы, и работы водопонизительных средств в одном и том же. ряду скважин.

Расстояние между продольными рядами системы скважин 1 и 6 и тоннелем 2, а также между скважинами в ряду определяется в зависимости от степени водоотдачи

55 грунтового массива.

Для предотвращения попадания сжатого воздуха во всасы водоотливных средств скважины 6 бурят на глубину, достаточную для размещения верха фильтра водоотливных

734333 6 ! грунтового массива, а также герметизацию грунтового массива, например, путем замора. живания, что дает возможность значительно снизить стоимость и трудоемкость работ при

5 строительстве транспортных тоннелей, тоннелей метрополитенов, и других подземных сооружений.

5 установок на более низком уровне, чем фильтры 4 скважин 1, Для более устойчивого режима работы водопонизительных средств в конечной фазе осушения грунтового массива с низкой водоотдачей и малым количеством воды в нем отрегулированная производительность водоотливных средств должна быть равна или несколько меньше пропускной способности фильтров 8.

При осушении по предлагаемому способу обводненных несвязных грунтов на участке .сооружения тоннелей при различных положе,йиях водоупорных слоев (см. фиг. 4 и 5) фильтры 4 скважин 1 располагают над нижними ts водоупорными слоями, а скважины 6 водоотливных средств заглубляют в водоупорные слои. При недостаточном расстоянии между нижним водоупором и лотком тоннеля, когда депрессионная кривая сниженного уровня щ воды может располагаться непосредственно в нижней части тоннеля или вблизи его лот ка, между продольными рядами системы скважин 1 и 6 располагают дополнительный ряд таких же скважин 1 и 6 для полного 2s снятия остаточной воды с водоупора внутри контура ь, Г1, 3, Ц.

После устройства воздушной завесы вокруг осушаемого массива и удаления из него воды начинается проходка тоннеля. 30

В период проходки тоннеля подача сжатого воздуха для воздушной завесы и работа водоотливных средств продолжаются в режиме поддержания стабильного положения сниженного уровня воды. 35

Таким образом, изобретение позволяет исключить из практики сооружения тоннелей кесонные работы, сплошное замораживание

Формула изобретения

1. Способ осушения массива обводненного несвязного грунта при возведении подземного сооружения, преимущественно тоннеля, включающий образование в грунте скважин, подачу в одни .скважины сжатого воздуха и откачку грунтовой воды через другие скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, скважины размещают но контуру осушаемого массива грунта, а подачу сжатого воздуха и откачку грунтовой воды осуществляют соответственно в смежных скважинах, при этом подачу сжатого воздуха ведут с переменным давлением, а одновременно с откачкой грун1 товой воды через эти жескважиныосуществляют регулируемый выпуск сжатого возду ха.

2. Способ по п. 1, отличающийс я. тем, что давление сжатого воздуха в процессе осушения принимают растущим от равного гидростатическому давлению при статическом уровне грунтовых вод до равно

ro гидростатическому давлению . при динамическом уровне грунтовых вод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиае

1. Авторское свидетельство СССР No 559006. кл. Е 0f G 4/00, 1976.

17 17

734333 хаты

Й.14Х рщ/уу

Редактор Е. Яковчик

Тираж 612 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2020/38

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4. Составитель Л. Сидорова