Практическое применение струйной геотехнологии в России с помощью российского оборудования
Первым в России сооружением, построенным в 1979 г. с помощью российского оборудования по российской струйной геотехнологии, была Тонкая противофильтрационная завеса на котловане низовой плотины Загорской ГАЭС. Завеса глубиной 7 м выполнялась по тупиковой схеме. Hа рис. 2.30 показаны план и разрез Загорской завесы.
Рис. 2.30. Противофильтрационная завеса для защиты от затопления котлована низовой плотины Загорской ГАЭС, выполненная с помощью струйной геотехнологии. Разрез. 1 - котлован; 2- противофильтрационная завеса; 3- технологическая скважина; 4 - уровень подземных вод
Основная часть работы выполнялась в осенне-зимний период, когда в отдельные дни температура воздуха опускалась до -20° С. Периметр завесы составлял 200 м. В качестве твердеющего заполнителя использовался цементный раствор. После завершения строительства завесы, в период весеннего паводка, в котловане, расположенном в пойме реки, приток воды был ничтожно малым.
В 1984-86 гг. институт ВНИИГиМ выполнил работы по уплотнению просадочных грунтов с использованием активного замачивания при сооружении объектов водохозяйственного назначения на Пянджской оросительной системе и Вахшском магистральном канале в Таджикистане. Активное замачивание производилось вращаемыми водяными струями через скважины с использованием струйной установки ВНИИГиМ. Общий объем уплотненного грунта составил 3000 м3.
В 1986 г. объединением «Гидроспецстрой» была выполнена противофильтрационная завеса в зоне затопления Калининской АЭС. Завесасооружалась в теле дамбы, ограждающей от затопления кладбище. Ограждающая дамба высотой 5...7 м была отсыпана из песка по основанию, включавшему пески и супеси, подстилаемые глиной. Завеса глубиной 7...12М сооружалась по оси дамбы по двусторонней сквозной схеме. В качестве твердеющего материала завесы использовались цементный и глиноцементный растворы. Площадь завесы составила 8234 м2.
В 1986-87 гг. в Москве Объединением «Мосинжстрой» на ряде объект были выполнены тонкие противофильтрационные завесы с помощью струй ной установки, смонтированной на буровом станке. Завесы выполнялись по усложненной технологии, включающей размыв щели глинистым раствором с последующим вытеснением его более тяжелым глиноцементным растворим. Глубина завес была до 6 м. Завесы сооружались, в основном, при щитовой проходке канализационных коллекторов в несвязных и слабосвязиык грунтах. общая площадь завес составила 3600 м2.
В 1986-87 гг. филиал института НИИОСП в Таджикистане выполним работы по подготовке оснований под промышленные и жилые здания в просадочных грунтах. Замачиваемые с целью уплотнения массивы грунта оконтуривались противофильтрационными завесами, сооружаемыми с ни мощью струйной геотехнологии. Для ускорения процесса замачивания в грунте с помощью струйных мониторов прорезали вертикальные дренажные щели, заполняемые песком. Общий объем уплотненного грунта составил свыше 15000 м3.
В 1989-91 гг. кооператив «Гидротехник» выполнил в Таджикистане ряд противосуффозионных завес на дамбах оросительных каналов, в лессовых грунтах. Завесы глубиной до 20 м выполнялись с помощью российской струйной установки «Струя-30». Использовался мобильный комплект технологического оборудования, включавший, помимо струйной установки, растворосмесительный агрегат 1АС-20 на автомобильном шасси и цементационный агрегат ЦА-320М, также на автомобильном шасси. Работы выполнялись в два этапа. Вначале в грунте размывалась водяной струей в искусственном воздушном потоке прорезь по тупиковой двусторонней схеме на всю глубину, а на следующем этапе она заполнялась глиноцементным раствором. Лессовые грунты позволяли в течение некоторого времени сохранять незаполненную прорезь с вертикальными стенками. Это позволяло обходиться одним насосным агрегатом и для размыва, и для заполнения прорези.
В 1991-92 гг. НПО «Интермелиорация», Москва, выполнило в Казанском речном порту на грузовом причале противосуффозионную завесу глубиной 21 м. Завеса выполнялась в сильно разуплотненных грунтах засыпки и основания причала, при наличии большого количества обширных подземных полостей и промоин под шпунтовой стенкой причала, следствием которых было частое возникновение многочисленных воронок на поверхности засыпки (рис. 2.31).
Рис. 2.31. Суффозионные полости и противосуффозионная завеса у причального сооружения в Казанском речном порту
Кроме того, в шпунтовой стенке имелись многочисленные отверстия, в том числе и ниже дна акватории, причинами возникновения которых были расхождения шпунтовых замков при забивке шпунта в галечниковый грунт основания. Завеса выполнялась на узкой свободной полосе земли шириной 0,8 м, перегороженной через каждые 1,6 м анкерными тягами. Завеса имела сложную конфигурацию в плане. Технологические скважины и направления размыва принимались таким образом, что размывающие струи сканировали практически всю сложную поверхность шпунтовой стенки со стороны засыпки При этом струи неизбежно попадали в скрытые под землей отверстия в шпунтовой стенке, которые в результате плотно заделывались смесью песка И твердеющего раствора. В процессе работ все подземные полости были .выявлены и заделаны, а зоны разуплотненных грунтов перемыты, и грунты Перемешаны с твердеющим глиноцементным раствором. В результате все суффозионные проявления прекратились.
В 1992 г. Московская геологоразведочная академия (МГРА) апробировила в г. Орске идею использования для сооружения противофильтрационных завес оборудования для скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Работы проводились силами геологоразведочной экспедиции Оренбурггеология. Секции противофильтрационной завесы длиной 3 м и дниной 14 м выполнялись в два этапа - путем размыва грунта водяной струей, подаваемой из гидродобычного монитора, с последующим заполнением прорези твердеющим раствором. Для обеспечения работы струи в вохдушной среде пульпа размытого грунта откачивалась гидроэлеватором. И данном случае характеристики грунтов обеспечивали устойчивость стенок прорези в течение ее разработки. Расход воды 120 м3/час существенно превышал значения, применяемые в струйной геотехнологии. Основная часть этого расхода затрачивалась на обеспечение работы гидроэлеватора. Общая длина завесы составила около 200 м.
В 1992 г. НИИОСП выполнил усиление фундаментов одной из секций трехэтажного здания кондитерско-булочного комбината в Выхино, Москва, щелевыми фундаментами, сооружаемыми с помощью струйной геотехнологии. Секция здания, имеющая повышенную осадку, была расположена на месте отвала неуплотненного грунта, представленного рыхлыми среднезернистыми мм и и пылеватыми песками с большим содержанием битого кирпича, обломков бетона, щебня и органических включений. Ленточные фундаменты здания из сборных железобетонных блоков имели ширину 0,6 м и глубину подошвы 2,5 м. Мощность слоя насыпного грунта под подошвой была 2,5...4 м. Щелевые фундаменты были выполнены в виде сдвоенных плоских конструкций, расположенных под углом около 30° друг к другу, толщиной от 110 мм и более и длиной 1,7...2,0 м. В качестве твердеющего материала использовался цементо-песчаный раствор с добавлением суперпластификатора, который подавался пневмонагнетателем. Размыв прорезей производился под динлением 5 МПа. Всего была выполнена 21 опора. Работы производились при температурах воздуха - 6°С. Вода подогревалась до 10...15°С. В процессе рибот осадки здания не превысили 5 мм. Однако после завершения работ наблюдались существенные осадки.
В 1993 г. НИИОСП выполнил такие же щелевые фундаменты под под опорами газопровода в районе г. Сургута.
В 1999-2000 гг. АО «Геореконструкция», С. Петербург, выполняла горизонтальные подземные противофильтрационные экраны в основаниях коллекторов из пересекающихся грунтобетонных колонн. Работы выполнялись в слабых глинистых грунтах по однокомпонентной технологии под давлением Цементного раствора 6 МПа. Диаметры колонн достигали 1,0... 1,2 м.
В конце 2001 - начале 2002 гг. Инженерно-исследовательский центр «ЗЭСТ», Москва, выполнил грунтобетонные уширения буронабивных свай на площадке строительства нового здания Федерального института промышленной собственности в Москве. В буронабивных сваях глубиной 11 м, диаметром 350 мм, сооружаемых в слоистом грунте, включавшем пески, супеси и суглинки, в качестве основной арматуры использовалась закладная труба диаметром 146 мм. После сооружения буронабивных свай через указанную закладную трубу производилось бурение технологической скважины ним подошвой сваи в слоях мелких глинистых песков и глин полутвердых. Далее производилось закрепление грунтов с помощью однокомпонентной ируйной геотехнологии, с сооружением грунтобетонной колонны высотой 2 м, диаметром 0,5...0,6 м. Использовался цементный раствор с водоцементным отношением 1:1. Раствор подавался насосом НБ-50, смонтированным на автомобильном шасси КРАЗ. Бурение технологических скважин, вращение и подъём струйного монитора производились с помощью буровой установки ПБУ-200 на базе автомобиля КРАЗ. Значения параметров технологического процесса - частоты вращения и средней скорости подъема монитора принимались к в зависимости от конкретного вида закрепляемого грунта. Диаметр струйной насадки был 5,5 мм.
После завершения операции по закреплению грунта уширенного основания с поверхности в незатвердевшую грунто-растворную массу погружалась инъекционная трубка диаметром 15 мм. Через сутки после сооружения грунтобетонной колонны производилась инъекция цементного раствора - для компенсации расслоения раствора при твердении. В среднем, на компенсационную инъекцию затрачивалось, примерно, 70 л раствора на одну колонну.
Благодаря выполненным уширенным основаниям обеспечивалась несущая способность свай по грунту - 63 т, в то время как для обеспечения указанной несущей способности по материалу достаточно было диаметра сваи 350 мм. Всего было выполнено 95 уширенных оснований свай.
