Системы для закрепления грунта в условиях избыточного гидростатического давления
В строительной практике, при устройстве подземных конструкции и строительстве подземных сооружений, нередко приходится вести работы в напорных водоносных слоях. В частности, при проходке тоннелей в скальных грунтах приходится пересекать довольно широкие скальные разломы, заполненные слабыми продуктами выветривания горных пород, с высоким гидростатическим давлением подземных вод. Во всех указанных случаях применение обычной струйной геотехнологии для закрепления грунтов связано с большими осложнениями, так как под действием избыточного гидростатического давления происходит неконтролируемый излив через технологические скважины, с выносом большого количества грунта - в объемах, превышающих количество подаваемого твердеющего раствора.
Для указанных случаев целесообразно применение специальной, гидравлически замкнутой системы, включающей область струйного размыва грунтов, струйный монитор, расходный резервуар для раствора, насосы и пульпоприемный резервуар. Указанная система показана на рис. 6.23.
Рис. 6.23. Система для закрепления грунта в условиях избыточного
гидростатического давления
1 - специальный струйный монитор; 2 -
подводнщии труба для размывающей жидкости; 3 - насадка для размывающей жидкости;
4 - растворная насадка; 5-подводящая труба для раствора; 6-вертлюг для
размывающей жидкости; 7 - напорная линия для размывающей жидкости; 8 - вентиль
высокого давления на напорной линии размывающей жидкости; 9 - насос для подачи
размывающей жидкости; 10 - всасывающая линия насоса для подачи размывающей
жидкости; 11 - герметичный резервуар для размывающей жидкости; 12 - вертлюг для
твердеющего раствора; 13 - напорная линия для подачи твердеющего раствора; 14 -
вентиль на напорной линии для подачи твердеющего раствора; 15 - насос для подачи
твердеющего раствора; 16 - всасывающая линия насоса для подачи твердеющего
раствора; 17 - герметичный резервуар для твердеющего раствора; 18 - гибкая
свободная диафрагма; 19 - крепление гибкой свободной диафрагмы; 20 - пульповод,
21 - вентиль на пульповоде; 22 - невращаемый кожух монитора; 23 - входной
водяной вентиль для напорного вымывания пульпы из резервуара для размывающей
жидки сти; 24-входной водяной вентиль для напорного вымывания пульпы из
резервуара для раствора; 25 - обсадная труба; 26 - превентор; 27 -
грунтобетонная колонна
В данной системе возможно применение одноэтапной одно- или двухкомпонентной технологий или двухэтапной однокомпонентной технологии. В случае применения одноэтапной двухкомпонентной технологии размыв грунта производится водяной струей, а закрепление его - растворной струей, подаваемой из отдельной насадки.
Струйный двухкомпонентный монитор специальной конструкции, показанный на рис. 6.24, включает концентрично расположенные подводящие трубы для воды и раствора, а также внешнюю пульпоотводную трубу.
Рис. 6.24. Специальный струйный двухкомпонентный монитор для
закрепления грунта в условиях избыточного гидростатического давления
1 -
корпус монитора; 2 - подводящая труба для размывающей жидкости; 3 - растворная
насадка; 4 - боковая насадка для размывающей жидкости; 5 - торцовая размывающая
насадка; 6 - буровая коронка; 7 - подпружиненный клапан; 8 - невращаемый кожух
монитора; 9 - уплотнение вращаемого корпуса монитора; 10 - отводной патрубок для
пульпы;
11 - шнековая лопасть
При работе монитора подводящие трубы вращаются вокруг продольной оси, а пульпоотводная труба остается неподвижной. Монитор вводится в зону закрепления грунта через скважину с обсадной трубой. К обсадной трубе крепится герметизирующее устройство - превентор. По боковой поверхности внешней подводящей трубы монитора жестко монтируется шнековая лопасть, предназначенная для механического перемещения разработанного грунта - в случае чрезмерно высокой консистенции пульпы. Рабочее перемещение вращаемого монитора производится по направлению к устью скважины. Размывающая водяная насадка расположена вблизи открытого торца пульпоотводной трубы, а растворная насадка - на концевой части монитора. При работе монитора размытый водяной струей грунт под действием гидростатического давления окружающей среды поступает в виде пульпы в пульпоотводную трубу и далее, по транспорирующим трупам попадает в пульпоприемные резервуары, совмещенные с расходными резервуарами для воды и для раствора..
Расходные резервуары выполнены в виде герметичных сосудов цилиндрической формы, разделенных внутри свободной гибкой диафрагмой (рис. 6.23 разрез А-А). Перед началом работы расходные резервуары заполняю водой или раствором, соответственно. При этом свободная гибкая диафрагма прижимается к внутренней поверхности резервуара, без растяжения. После начала размыва и закрепления грунта объемы воды и раствора начинают срабатываться. Одновременно в эти же резервуары, но по другую сторону от гибкой диафрагмы, поступает пульпа размытого грунта, причем в колличестве, точно соответствующем объему сработанного рабочего компонента (воды или раствора). Таким образом автоматически достигается полное равенство удаляемого из грунтового массива объема грунта и воды и расходуемых рабочих компонентов, подаваемых в зону размыва.
После полного срабатывания рабочих компонентов в расходных peзервуарах (и
одновременно после заполнения их пульпой размытого грунта) размыв и закрепление
останавливаются, производится гидравлическое удаление пульпы из резервуаров, они
снова заполняются рабочими компонентами, и процесс возобновляется.
Таким
образом, данная технология позволяет осуществлять струйное закрепление грунта
даже при высоких избыточных гидростатических давлениях в окружающей
среде.
