Предварительный размыв грунта при подъеме монитора

Проведение предварительного гидроразмыва при подъеме монитора дает возможность применять размывающие водяные струи в искусственном воздушном потоке, то есть сооружать колонны большего диаметра.

Здесь возможны две схемы предварительного гидроразмыва:

• гидроразмыв в верхней части скважины с полным удалением размытого грунта из этой части (1-я схема, рис. 6.13)
• гидроразмыв по всей глубине скважины, с удалением части размытого грунта (2-я схема, рис. 6.14).

Рис. 6.13. Вариант III. Схема 1. Последовательность технологических операции
а - бурение на глубину удаления грунта; б - боковой гидрогидроразмыв с удалением размытого грунта; в - бурение на полную глубину; г - струйное закрепление грунта; д - окончание струйного закрепления; 1 - водяная (водяная в воздушном потоке) струя; 2- струя раствора; 3 - растворо-грунтовая смесь; 4- положение монитора при окончании струйного закреплений

Рис. 6.14. Вариант III. Схема 2. Последовательность технологических операций
а - бурение на полную глубину; б - боковой гидроразмыв с удалением части размытого грунта; в - окончание гидроразмыва; г - погружение монитора в осевший групп; д - струйное закрепление; е - окончание струйного закрепления; 1 - водяная (водяная в воздушном потоке) струя; 2- струя раствора; 3- осевший грунт; 4 - растворо-грунтовая смесь; 5- положение монитора при окончании струйного закрепления

По 1 -й схеме бурение скважины малого диаметра ведут до глубины зоны удаления грунта, и затем производят боковой размыв грунта при движении монитора снизу вверх, с удалением размытого грунта. После этого бурят екплжину до конечной глубины и производят струйное закрепление, с подъемом и вращением монитора. Образующийся при закреплении грунта излишек растворо-грунтовой смеси поднимается по затрубью монитора и заполняет верхнюю, расширенную часть скважины. Процесс закрепления прекращается по достижении струей раствора низа предварительно размытой зоны, заполненной растворо-грунтовой смесью.

По 2-й схеме сначала осуществляют бурение скважины малого диаметра до конечной глубины. Затем ведут размыв грунта снизу вверх водяными струями или водяными струями в искусственном воздушном потоке, с вращением и подъемом монитора, при этом происходит вынос из скважины части размытого грунта, а остальная часть его оседает в расширенной скважине. Для увеличения объема выносимого грунта, дополнительно к размывающим струям подают поток воды через буровой наконечник монитора.

Этот процесс ведут до верха сооружаемой грунтобетонной колонны. После этого вновь погружают монитор до конечной глубины, образуя скважину малого диаметра в осевшем после размыва грунте, затем ведут процесс струйного укрепления снизу вверх, с подъемом и вращением монитора и подачей струи раствора. При этом часть образующейся растворо-грунтовой смеси остается в тоне струйного закрепления, а избыток смеси поднимается по затрубью монитора и заполняет расширенную часть скважины над осевшим грунтом, вытесняя из нее воду. Процесс струйного закрепления прекращают после достижения струями раствора верха осевшего грунта и появления растворо-грунтовой смеси в устье скважины.

Как при гидроразмыве, так и при струйном закреплении монитор перемещается в скважине малого диаметра, причем в данном случае можно использовать монитор с одной боковой насадкой, что наиболее рационально по условиям подачи раствора и формирования струи с максимальной кинетической энергией.

По данному варианту струйное закрепление, полностью исключающее потери раствора, возможно только по однокомпонентной технологии. Применение двухкомпонентной технологий, с подачей воздуха в зону закрепления, ведёт к  выносу части раствора всплывающим воздухом, хотя и в меньших размерах, чем при обычной технологии. Вместе с тем, применение двухкомпонентной технологии при размыве грунта здесь вполне возможно и весьма эффективно.

Полезной особенностью данного варианта технологии (2-я схема) является разделение процессов гидравлического разрушения грунта и его закрепления. Это дает возможность применять струи разных энергий, в частности, струю с большей энергией для разрушения трудноразмываемого грунта и струю раствора с меньшей энергией для перемешивания предварительно разрушенного и осевшего грунта. Эта особенность расширяет возможности применения струйной геотехнологии по грунтовым условиям.
Этот вариант имеет и недостаток - уменьшение производительности в связи с двухэтапным технологическим процессом.

Процесс гидроразмыва и удаления части размытого грунта по данному варианту имеет следующие особенности. В начале гидроразмыва, у забоя скважины, водо-грунтовая пульпа движется вверх по зазору между мониторной вилонной и стенкой скважины. Вследствие малой площади этого зазора, для выноса грунта требуется относительно малый расход воды. По мере подъема монитора, под ним образуется освобожденная от грунта полость над осевшим грунтом. Скорости течения в этой полости уменьшаются и становятся недостаточными и для выноса грунтовых частиц. Требуется либо увеличение расхода воды, либо подача воздуха, либо откачка пульпы. Однако в этот момент рабочая (нижняя) часть монитора располагается у верха полости, а подлежащий удалению грунт осаждается в ее нижней части. Для выноса грунта требуется опустить монитор в осевший грунт, и вновь привести его во взвешенно состояние.

Таким образом, процесс гидроразмыва с удалением расчетного объема грунта следует проводить с попеременными подъемом и опусканием монитора. При подъеме монитора происходит размыв грунта, при опускании - вынос части размытого грунта. Подъем и опускание монитора можно производить либо периодически (по мере прекращения выноса грунта), либо опускание монитора для выноса грунта провести однократно, после завершения процесса размыва. Последнее, по-видимому, более целесообразно.