Процесс выноса размытого грунта

Эффективность и интенсивность выноса размытого грунта при использовании струйной геотехнологии определяются рядом факторов: плотностью транспортирующей жидкости, диаметром рабочей скважины, расходом размывающей жидкости, гранулометрическим составом размываемых грунтов, расколом сжатого воздуха (в случаях двух- и трехкомпонентной технологий) и др.

При использовании однокомпонентной технологии транспортирующей жидкостью является твердеющий раствор. Транспортирующие способности цементного раствора ограничены - вследствие высокой насыщенности его ментом. Обычно изливающаяся гидросмесь имеет большую вязкость. Именно поэтому, а также в тех случаях, когда скважины для однокомпонентной технологии при использовании сверхвысоких давлений имеют очень небольшой диаметр, происходит регулярная кратковременная закупорка скважины («клакаж»). При этом давление в размываемой полости резко повышается на десятки МПа - вплоть до полного его значения перед насадкой. В результате струйный размыв прекращается (или же резко падает его эффективность), и проходит инъекция твердеющего раствора в окружающий грунт под высокими давлениями. При указанных давлениях происходит гидравлический разрыв грунта, и объем этого разрыва заполняется твердеющим раствором. Одно менно, под действием высокого давления в рабочей скважине пробка из вязкой гидросмеси выталкивается из скважины. Поэтому, а также вследствие выбросов определенного объема раствора, давление в размываемой полости падает и возобновляется струйный размыв. Таким образом, вокруг сооружаемой грунтобетонной колонны образуется ореол из «языков» гидравлических разрымов заполненных твердеющим раствором. Следствием этого являются дополнительные непроизводительные потери раствора. Вследствие временных повышений давления в размываемой полости происходит подъем поверхности грунта, что является нежелательным, а иногда и недопустимым явлением. Тем не менее, указанные негативные явления не сказываются на популярности использования однокомпонентной струйной геотехнологии.

При двух- и трехкомпонентной технологиях возможность закупорки скважины практически отсутствует. Однако если скважина имеет недостаточно большой диаметр, то в размываемой полости создается большое гидравлическое сопротивление, в результате повышается давление, и когда оно достигает необходимого значения, происходит выброс определенного объема пульпы. Таким образом, выброс пульпы осуществляется отдельными пульсациями, создающими фонтаны, достигающие в высоту нескольких метров. Такой режим является неблагоприятным, так как вызывает неравномерную по высоте дальность размыва грунта и, соответственно, неравномерные по высоте плановые размеры сечения сооружаемой конструкций.

В норме излив пульпы должен иметь вид грифона высотой 20...30 см, с равномерной пульсацией, при частоте пульсации порядка 1 Гц. Визуальные наблюдения за грифоном позволяют косвенно судить о ходе процесса струйного размыва. По характеру нарушения излива (так же как по пульсу больного человека) можно судить о различных нарушениях технологического процесса и о вызывающих их причинах.

Изливающаяся пульпа сбрасывается по специально отрытым пульпоотводным канавкам в пульпоприемник. В качестве пульпоприемника используются специальные зумпфы, пульпоприемные траншеи, естественные понижения местности, котлованы. В последних двух случаях необходимо учитывать, что при длительном использовании пульпоотводной канавы, особенно при большой ее длине, уклон канавы постепенно увеличивается вследствие абразивной эрозии, и когда он превысит некоторое критическое значение, могут иметь место глубокие размывы, угрожающие устойчивости существующих близко расположенных сооружений. Наиболее рациональным считается использование для приема пульпы искусственного отстойника, из которого отстоявшаяся вода забирается для повторного использования при размыве, то есть создается замкнутая система водоснабжения.

Пульпа размытого грунта, после ее естественного обезвоживания, представляет собой рыхлый щебень слабосцементированного грунта - экологически чистый материал, который может быть использован в земляных ооружениях.

Процесс выноса через технологическую скважину размытого грунта (гидротранспорта) тесно связан с процессом размыва. Закрепление грунтов с помощью струйной геотехнологии - это гидравлический процесс струйного разрыхления грунта и замещения части разрыхленного струей грунта твердеющим раствором.

Разрыхление грунта - это изменение плотности естественного грунта на месте его залегания. Размыв грунта - это гидравлическое перемещение части объема или всего объема грунта с места его естественного залегания.

Понятие «замещение» означает два взаимно связанных и взаимно обусловленных процесса: струйный размыв грунта и одновременное удаление (в данном случае - гидравлическое) размытого грунта. При этом имеет место баланс между объемами размытого и удаляемого грунта. Здесь следует отметить, что объем разрыхленного струей грунта, в общем случае, превышает объем удалённого грунта, так как вымыть с помощью только вращаемой струи весь разрыхленный грунт невозможно. Однако при сооружении плоских конструкций с помощью струйной геотехнологии, при достаточно большом расходе размывающей жидкости, весь разрыхленный в узкой прорези объем грунта удаляется.