Штоль Т.М., Теличенко В.И., Феклин В.И. Технология возведения подземной части зданий и сооружений

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 4.

Технология переработки грунта

4.1.

Общие положения

Производство строительно-

монтажных работ, в том числе воз-

ведение подземной части зданий и со-

оружений, сопряжено с выполнением

значительных объемов земляных ра-

бот. Их объем ежегодно увеличи-

вается.

Земляные работы относятся к наи-

более трудоемким и тяжелым строи-

тельным работам, выполняемым в

сложных условиях, зависящих от при-

родно-климатических факторов, ха-

рактеристик грунта, имеющейся заст-

ройки и т. д. Поэтому одной из за-

дач,

стоящих перед проектировщика-

ми,

технологами, строителями, являет-

ся разработка и реализация техно-

логий, способствующих сокращению

объемов земляных работ. Конкретно

это выражается в совершенствовании

конструкций земляных сооружений на

основе оптимизации конструктивных

решений подземных частей зданий и

сооружений; рациональном использо-

вании рельефа местности; применении

свайных фундаментов; технологии

«стена в грунте»; исключении перева-

лок грунта; бестраншейной прокладке

коммуникаций; повышении строитель-

ных качеств грунта (трамбование, ук-

репление и т. п.). Этим целям служит и

развитие средств механизации земля-

ных работ на ближайший период: пе-

реход на гидравлическое управление,

создание широкого ряда типоразмеров

машин и их сменного рабочего обору-

дования, позволяющих в конкретных

условиях обеспечить заданную геомет-

рию земляного сооружения, автома-

тизация землеройно-транспортных

машин в целом или их отдельных

рабочих процессов, в том числе учета

фактически выполненного объема ра-

бот и др.

Вместе с тем необходимо учитывать

и факторы, которые ведут к увели-

чению объемов земляных работ;

снятие растительного слоя проведе-

ние рекультивации земель, расшире-

ние строительства объектов, имеющих

экологическое назначение. Сложность

и трудоемкость производства земля-

ных работ может возрастать в усло-

виях реконструкции подземных частей

зданий и сооружений.

Основными элементами комплекс-

но-механизированного технологичес-

кого процесса производства земляных

работ являются:

конструкция земляного сооруже-

ния, его геометрические размеры,

конфигурация, пространственная

форма, назначение;

состав технологического процесса

по созданию земляного сооружения,

количество, последовательность и

содержание операций, связанных с

переработкой грунта;

комплект машин, способных реали-

зовать сформированный технологи-

ческий процесс, их технические, тех-

нологические и экономические пара-

метры;

совокупность условий производст-

ва земляных работ, обусловливае-

мых реальным месторасположением

строительного объекта;

фактор времени, связанный с за-

данной или возможной продолжитель-

ностью выполнения земляных работ на

объекте.

32 Г лава 4. Технология переработки грунта

4.2. Земляные сооружения

Грунт представляет собой ес-

тественную среду, в которой раз-

мещается подземная часть зданий и

сооружений. Переработка грунта яв-

ляется одним из основных техноло-

гических процессов при их устройст-

ве.

В ходе производства земляных

работ создается земляное сооруже-

ние,

которое является частью конст-

рукции подземной части здания или

подземного сооружения. Земляным

сооружением называется инженерное

сооружение, устраиваемое из грунта

в грунтовом массиве или возводи-

мое на поверхности земли.

Земляные сооружения классифи-

цируются по следующим признакам:

отношению к поверхности земли,

функциональному назначению, сроку

службы, геометрическим параметрам,

пространственной форме.

По отношению к поверхности

земли их можно разделить на выемки,

насыпи и подземные выработки, Выем-

кой называют земляное сооружение,

создаваемое в грунтовом массиве

ниже поверхности земли; насыпь —

земляное сооружение, возводимое из

грунта выше поверхности земли; под-

земные выработки — земляные соору-

жения, возводимые на определенной

глубине и закрытые с поверхности

земли.

По функциональному назначению

земляные сооружения подразделяются

на котлованы, траншеи, ямы, скважи-

ны,

отвалы, плотины, дамбы, дорож-

ные полотна, каналы, планировочные

площади, тоннели, выработки. Наи-

более характерные типы земляных со-

оружений и их элементы представле-

ны на рис. 4. 1.

В зависимости от срока службы

земляные сооружения делят на пос-

тоянные и временные. Постоянные —

предназначены для эксплуатации в те-

чение длительного времени. К ним

относятся: планировочные площади и

территории, земляные полотна рельсо-

4.1.

Профили земляных

сооружений

1 — поверхность земли;

2 — котлован с откосами;

3 котлован с

вертикальными стенками;

4 — траншея с

вертикальными стенками;

5 — траншея с откосами;

6, 7 — канал; 8 — яма;

9 — дорожное полотно;

10 — отвал; 11 — плотина

(дамба); 12 — скважина;

13 — подземная часть

здания; 14 — обратная

засыпка пазух; 15 —

подземная выработка;

16 — тоннель

вых и безрельсовых дорог, каналы

различного назначения, плотины, дам-

бы и др.

Временные земляные сооружения

устраивают для развертывания и

выполнения последующих строитель-

но-монтажных работ. К их числу

относятся подземные выработки, кот-

лованы, траншеи, ямы, скважины,

временные отвалы грунта и др.

Геометрические параметры земля-

ного сооружения — длина, ширина,

глубина (высота), диаметр для соо-

ружений круглого поперечного сече-

ния — отражают основные размеры

подземной части и служат для опре-

деления объема разрабатываемого

грунта. От этих параметров зависит

выбор состава технологического про-

цесса и комплекта землеройной тех-

ники. Одним из параметров, оказы-

вающим наибольшее влияние на тех-

нологию производства земляных ра-

бот, является вертикальный параметр

земляного сооружения — глубина для

выемки, высота для насыпи, диаметр

для сооружений круглого поперечно-

го сечения.

4.3. Комплексный технологический процесс 33

1£

4.2.

Типы

пространственной формы

земляных сооружений

а — простая; б — простая

составная; в —

вертикальная составная;

г — сложная составная;

1,2,3,4 — части

земляного сооружения;

сплошная линия — части

имеют общие участки

примыкания; пунктирная

линия — части не имеют

общих участков

примыкания

Исследования показывают, что

в промышленном строительстве зем-

ляные сооружения, имеющие глубину

до 5 м, занимают в общем объеме

до 80% и лишь около 2% земляных

сооружений имеют глубину свыше

10 м. Проектная глубина зависит от

региона строительства. Может быть

предложена следующая градация

земляных сооружений по глубине:

мелкие до 2 м, средние до 5 м, глу-

бокие до 10 м, очень глубокие свыше

10 м.

Земляное сооружение может сос-

тоять из нескольких частей в зави-

симости от размеров и объемов.

На рис, 4. 2 показано четыре типа

пространственной формы земляного

2 Зак. 2648

сооружения. Простая (куб, паралле-

лепипед, усеченный обелиск, цилиндр

и др.), простая составная форма,

когда земляное сооружение представ-

ляет собой набор простых, имеющих

или не имеющих общих участков

примыкания; вертикально-составная

форма, представляющая собой земля-

ное сооружение, состоящее из нес-

кольких простых в вертикальном нап-

равлении; сложная составная форма,

представляющая собой комбинацию

двух последних типов пространствен-

ных форм земляного сооружения.

Анализ земляных сооружений по-

казывает, что на долю простой прост-

ранственной формы приходится до

50%,

второй тип —30%, третий —15%

и к сложно-составной форме можно

отнести около 5% земляных соору-

жений.

Введение понятия пространствен-

ной формы приводит к созданию не-

которой объемной модели земляного

сооружения, использование которой

повышает обоснованность решений

по формированию состава комплекс-

ного технологического процесса

(КТП) и механизированного комп-

лекса.

Для формализованного описания

пространственной формы можно ис-

пользовать графы (см. рис. 4.2). Вер-

шина графа представляет собой ка-

кую-либо часть земляного сооруже-

ния, а ребра 1—2, 2—3, 3—4 пока-

зывают взаимосвязь этих частей в его

общей конструкции. Формализацию

такого вида целесообразно применять,

когда организационно-технологичес-

кие расчеты, связанные с подготов-

кой производства земляных работ на

объекте, могут быть решены с исполь-

зованием ЭВМ.

4.3 9" Комплексный

технологический процесс

Производство земляных ра-

бот на объекте, создание земляного

сооружения для размещения в нем

подземной части здания или сооруже-

Г лава

4. Технология переработки грунта

ния связано с переработкой грунта,

который в полном объеме или частич-

но разрабатывается, перемещается,

укладывается, планируется, уплот-

няется. Выполнение всего необходимо-

го набора работ происходит в резуль-

тате осуществления комплексного тех-

нологического процесса. Этот процесс

состоит из нескольких простых опе-

раций, выполняемых в определенной

технологической последовательности,

определяемой пространственной фор-

мой земляного сооружения, условиями

производства работ, техническими

и технологическими параметрами ис-

пользуемых землеройных и землерой-

но-транспортных машин.

Простые операции (процессы) мо-

гут быть распределены по трем груп-

пам: подготовительные, основные и

вспомогательные.

К основным процессам относятся:

разработка грунта в земляных

сооружениях типа «выемка»; укладка

грунта в «насыпи», бурение скважин,

погрузка грунта, перемещение грунта

в пределах строительной площадки;

транспортировка грунта за пределы

объекта и завоз грунта на объект;

послойное разравнивание и уплотне-

ние грунта; планировка грунта; рых-

ление мерзлого или трудноразрабаты-

ваемого грунта; отделка поверхности

земляного сооружения; обратная за-

сыпка выемок или пазух.

В состав подготовительных процес-

сов входит: понижение уровня грун-

товых вод, устройство противофильт-

рационных завес и экранов, укрепле-

ние грунтов, разбивка земляных соо-

ружений.

К группе вспомогательных процес-

сов относятся: подготовка забоя, со-

держание и ремонт землевозных

дорог, временное крепление стенок и

откосов земляного сооружения, буре-

ние шпуров, нарезание щелей для

производства взрывных работ, срезка

недоборов грунта, устройство съездов

и въездов, увлажнение грунта, уклад-

ка текстильных материалов, контроль

качества работ.

Состав процессов при выполнении

земляных работ на объекте опреде-

ляется условиями производства ра-

бот на строительной площадке. К

ним относятся физико-механические

свойства грунтов, наличие подземных

вод, климатические условия, степень

стесненности выполнения работ на

площадке, ее расположение относите-

льно других объектов и др.

Состав комплексного процесса

производства земляных работ на

объекте определяется технологом при

разработке проекта производства ра-

бот (ППР).

Выполнение подготовительных и

вспомогательных процессов. При

разбивке зданий и сооружений ис-

пользуют геодезическую разбивочную

основу, выполненную на этапе инже-

нерной подготовки строительной пло-

щадки, т. е. привязывают продоль-

ные и поперечные оси здания на мест-

ности.

Для детальной разбивки осей зда-

ния и обозначения контура котлова-

на служит строительная обноска. Она

может быть сплошной по всему пе-

риметру здания или прерывистой

(рис. 4.3, а). Прерывистая более удоб-

на, так как не создает помех движе-

нию автотранспорта.

Вертикальные отметки в строящем-

ся здании определяют относительно

отметки ±0,00, которая соответствует

уровню пола 1-го этажа (рис. 4.3, б)":

Все отметки, расположенные выше,

берут со знаком « + », а ниже —

со знаком « — ».

Привязку здания следует начинать

в точке Oi, имеющей минимальное

возвышение цоколя над спланирован-

ной плоскостью. В этой точке опреде-

ляется наибольшая глубина котло-

вана.

Из точек d, 0

, 0

и дру-

гих точках пересечения поперечных

и продольных осей опускают отвес

на поверхность земли и забивают

колышки. От осей откладывают рас-

стояние, равное (Ь\/2)-\-Ь2-\-Ь±-\-Ьь

где&1—

ширина фундаментного блока,

4.3.

Комплексный технологический процесс

4.3.

Разбивка

привязка

здания

—

закрепления осей

на

обноске;

б —

вертикальная

привязка

здания;

1 —

стойка;

2 —

доска;

3 —

проволока;

—

груз;

5 —

отвес

а)

©-

®-

Ь)

1|||Ч1|||||||||'|!|ЧЧ1||||1ЧЧЧ'1'1Ф1Ч1|'1Ч'1'1

|1|'И|1|1|1|1|

-ш-

ihlilililililiiilililililil

еттнтр

•'•'•'•'•I

I ililililililililiiSb

-©

в.

10.00 (h*)УРОВЕНЬ

ПОЛА

1-ГО

ЭТАЖА

гп:

z9f

№

/>/

/;/ м

•

иПЛПГШ ПАПА

ПЛПОЛПА|

g А

[УРОВЕНЬ

ПОЛА ПОДВАПА|

^L/

ж я/

ь,

ИИ

—

допустимое увеличение ширины

траншей

под

фундамент

при

разра-

ботке грунта экскаватором, прини-

мают

= 10 см,

^5—величина

заложения откоса котлована

учетом

траншей

под

фундамент.

Во многих случаях возведения

подземных конструкций зданий

соо-

ружений приходится выполнять

в ус-

ловиях подземных (грунтовых)

вод,

затрудняющих производство земля-

ных

других работ нулевого цикла.

Они существенно снижают срок служ-

бы конструкций, соприкасающихся

грунтом, эксплуатационные характе-

ристики подземных частей зданий

сооружений.

зависимости

от

конк-

ретных гидрогеологических условий

производство работ

по

осушению

грунтов можно выполнять следующи-

ми способами: открытым водоотли-

вом; дренажем; глубинным водоотли-

вом.

Наиболее простым

экономичным

способом является открытый водоот-

лив,

который можно применять также

в сочетании

глубинным водоотли-

вом.

В процессе разработки выемки

(грунта

из

котлована

или

траншеи)

ее

дну

придают небольшой уклон

к устраиваемому

самой нижней

части приемнику (зумпфу),

из

которо-

го воду откачивают поршневым, диаф-

рагмовым

или

центробежным насосом

и отводят

по

лоткам

или

водоот-

водным канавам

от

выемки. Затем

разработку выемки ведут наклонными

слоями

заглубленным зумпфом. Дой-

дя

до

проектной отметки

по

пери-

метру котлована

за

пределами осно-

вания сооружения устраивают водоот-

водящие канавы, ширина которых

по

дну должна быть

не

менее

0,3 м

с уклоном 0,002—0,005. Грунтовая

во-

да, просачиваясь через откосы

и дно

ГЛАВА

4. Технология переработки грунта

4.4.

Двухъярусное

понижение уровня

грунтовых вод

иглофильтрами

1 и 2 — ярусы котлована;

3 — насосы; 4 —

иглофильтры; 5 — сборные

коллекторы

котлована, поступает в водоотводящие

канавы и по ним в зумпф, откуда

также откачивается насосами.

При значительном притоке воды

водоотлив должен вестись двумя на-

сосами непрерывно. Перерывы, свя-

занные со сменностью производства

строительных, работ на площадке,

выходом из строя насосов, другими

причинами приводят к накоплению

воды в выемке, разжижению грунтов,

которые затем

приходится укреплять

щебнем или бетоном, и в конечном

счете все это, увеличивает затраты

и продолжительность работ нулевого

цикла.

Использование открытого водоот-

лива может сопровождаться нежела-

тельными явлениями (наличие в выем-

ке воды, мелких частиц грунта, на-

рушение структуры и устойчивости

грунтового массива), которые затруд-

няют производство работ, ухудшают

строительные свойства грунта, как ос-

нования будущего сооружения. При

интенсивном водоотливе могут быть

затронуты грунты в основаниях сосед-

них зданий.

Более совершенным является ме-

тод глубинного водоотлива или ис-

кусственного понижения уровня грун-

товых вод: иглофильтровый и вакуум-

ный методы, водопонижающие сква-

жины.

Наибольшая эффективность при-

менения иглофильтров обеспечивается

в песчаных грунтах с коэффициентом

1—50 м/сут. Если необходимо пони-

зить уровень грунтовых вод на глубину

7—9 м, иглофильтры устанавливают

в два яруса (рис. 4.4).

При необходимости понижения

уровня грунтовых вод на глубину

свыше 20 м применяют способ вакуум-

ного водопонижения. В этом случае

используются установки с вакуумным

водопонижением (УВВ) и эжекторные

иглофильтровальные установки

(ЭИУ).

Сущность вакуумного водопони-

жения заключается в том, что в отли-

чие от водопонижения легкой игло-

фильтровальной установкой, где цент-

робежный насос создает в грунте

положительное избыточное давление,

установки вакуумного водопониже-

ния создают и непрерывно поддер-

живают в фильтровальном звене

вакуум (рис. 4. 5, а), в результате'

чего обеспечивается интенсивный под-

сос и снижение уровня грунтовой

воды.

Водовоздушная смесь поступает в

иглофильтр и откачивается вакуум-

насосом. В установках с вакуумным

водопонижением для того, чтобы пос-

тоянно поддерживать вакуум, через

трубку, проходящую внутри иглофи-

льтра, подают воздух, который обога-

щает поры грунта, и процесс откачки

грунтовых вод происходит более ин-

тенсивно.

Эжекторные иглофильтровальные

установки включают в себя иглофи-

льтры с эжекторными водоподъемни-

ками. Внутри иглофильтра находится

4.3. Комплексный технологический процесс 37

А) *•

4.5. Схемы

иглофильтровальных

установок с вакуумным

(а) и

электрросмотическим (б)

водопонижением

1 — фильтровое звено;

2 — депрессионная кривая

после понижения

иглофильтром; 3 —

центробежный насос; 4 —

вакуум-насос; 5 —

стальная труба (анод);

6 — иглофильтр (катод);

7 — депрессионная кривая

после электросушения

труба, имеющая в нижней части эжек-

торное устройство,— диффузор с на-

садкой. Во время работы иглофи-

льтра в концевую полость между его

наружной и внутренней трубами цент-

робежным насосом подается под дав-

лением 750—800 кПа «рабочая вода».

Дойдя до насадки, она через нее

устремляется вверх — к диффузору

(попадание рабочей воды в грунт

исключается). При этом скорость дви-

жения рабочей воды резко возрастает

и в пространстве между насадкой и

диффузором создается вакуум, под

давлением которого грунтовая вода

через фильтровальное звено засасы-

вается внутрь иглофильтра. Смешав-

шись с рабочей водой, она по внутрен-

ней трубе направляется вверх к

коллектору и далее в водосборник.

Часть воды после очистки от частиц

грунта поступает в центробежный на-

сос и используется как рабочая вода.

В слабофильтрующих грунтах ЭИУ

монтируют в заранее пробуренные

скважины под защитой обсадных

труб. В верхней части скважины

после монтажа иглофильтра устраи-

вают глиняный тампон.

Для повышения эффективности ра-

боты иглофильтровых установок в гли-

нистых грунтах с невысокими коэф-°

фициентами фильтрации (менее 0,1

м/сут) используют способ электроос-

моса — перемещение воды в грунте

под влиянием пропускаемого через не-

го постоянного тока. В этом случае

в грунт рядом с иглофильтрами на

расстоянии до 1 м погружают сталь-

ные трубы или стержни из арма-

турной стали (рис. 4.5, б), которые

подключают в цепь к положитель-

ному полюсу источника постоянного

тока с напряжением 30—60 В. Под

воздействием электрического тока во-

да, содержащаяся в порах'грунта, ос-

вобождается и перемещается в сторо-

ну иглофильтра: В результате водо-

отдача грунта повышается более чем

в 5 раз.

Для осушения больших строите-

льных площадок, на которых разра-

батывается грунт и устраиваются

выемки для строительства подземной

части здания или сооружения, эффек-

тивен способ, основанный на исполь-

зовании открытых водопонизительных

скважин-колодцев, оснащенных насо-

сами. По периметру будущей выемки

устраивают скважины диаметром до

400 мм и погружают в них фильтро-

вые колонны. Фильтровая колонна

состоит из обсадной трубы с фильтром,

отстойника, водоподъемной трубы; по-

верху вокруг фильтровой колонны уст-

раивают грунтовую обсыпку высотой

0,2—0,3 м (рис. 4. 6): Внутрь фильтро-

вой колонны опускают насос, произ-

водительность которого определяется

параметрами, характеризующими

приток грунтовых вод. Приводной

двигатель насоса может находиться

как внутри скважины, так и над ее

устьем. В первом случае он имеет

водонепроницаемое исполнение и ра-

38 Глава 4. Технология переработки грунта

ботает в затопленном состоянии, во

втором — соединяется с насосом длин-

ным трансмиссионным валом.

Применяют также открытые са-

моизливающиеся скважины. Изли-

вающуюся из устья воду отводят к

водосборникам и откачивают насо-

сами. Скважины могут иметь различ-

ный наклон. Вертикальные скважины

служат для снятия избыточного напо-

ра в нижележащих водоносных слоях

грунта. Горизонтальные могут устраи-

ваться в откосах выемок.

Использование установок для ис-

кусственного водопонижения вызы-

вает необходимость решения задач

экологического характера. В первую

очередь — это необходимость приме-

нения экологически чистых техноло-

гий, которые не допускали бы загряз-

нения подземных вод, попадания в

них вредных примесей.

Нередко при интенсивной откачке

грунтовых вод в районе строительства

нарушаются гидрогеологические усло-

вия. Нарушается взаимосвязь подзем-

ных вод с поверхностными, в резуль-

тате чего могут произойти нарушения

действующих водозаборных систем,

осушение родников и т. д. Продол-

жительные откачки грунтовых вод осо-

бо опасны на застроенных городских

территориях, так как они могут выз-

вать оседание земной поверхности, де-

формации зданий и сооружений, сме-

щение осей инженерных сетей. Поэ-

тому выбор способов защиты земля-

ных сооружений от воздействия под-

земных вод должен сопровождаться

анализом и разработкой соответствую-

щих природоохранительных мероп-

риятий.

Для ограждения котлованов, тран-

шей, подземных выработок и защиты

проводимых в них строительных работ

от поступления грунтовых вод в зави-

симости от физико-механических

свойств грунта, его состояния, мощ-

ности водоносных слоев существуют

следующие способы закрепления грун-

та: замораживание, инъецирование

в грунт растворов-отвердителей, уст-

4.6. Схема

скважины-колодца

1 — привод насоса; 2 —

обсыпка; 3 — фильтровая

колонна; 4 —

водоподъемная труба; 5

насос

ройство тиксотропных противофильт-

рационных экранов и завес, устройст-

во шпунтовых ограждений.

В сильно водонасыщенных грунтах

(плывунах) при разработке глубо-

ких выемок, подземных сооружений

создаются противофильтрационные

завесы с помощью естественного или

искусственного замораживания грун-

тов.

Естественное замораживание при-

меняется в районах с низкими тем-

4.3. Комплексный технологический процесс 39

пературами. В летнее время вскры-

вают котлован до уровня грунтовых

вод, а затем в период наступления

морозов допускают промерзание

грунта на откосах и дне выемки

на глубину 20—30 см. После этого

послойно (10—15 см) снимают грунт,

давая каждый раз промерзнуть грунту

вглубь на 30 см. Таким образом

возникает льдогрунтовая оболочка,

защищающая выемку от проникания

в нее грунтовых вод.

При искусственном заморажива-

нии по периметру выемки устраи-

вается временная водонепроницаемая

ледяная стенка. Для этого в зара-

знее

пробуренные скважины погру-

жают замораживающие колонки, сос-

тоящие из наружных замораживаю-

щих и внутренних питающих труб,

соединенных трубопроводом, по кото-

рому подают специальную жид-

кость — рассол (растворы солей с низ-

кой температурой замерзания), ох-

лажденный в холодильной установке

до —20 —40°С. В результате цирку-

ляции рассола вокруг колонок начи-

нают образовываться столбы замо-

роженного грунта, которые, постепен-

но увеличиваясь в диаметре, соеди-

няются в единую льдогрунтовую стен-

ку.

В качестве хладоносителя может

использоваться жидкий азот. Посту-

пая в систему магистрального и расп-

ределительных трубопроводов и да-

лее в замораживающие колонки, жид-

кий азот переходит в газообразное

состояние —«кипит» при температуре

— 196°С. Газообразный азот выводит-

ся через газоотводящие трубопроводы

для последующего сжижения. И хотя

стоимость замораживания грунта с ис-

пользованием азота возрастает по

сравнению с использованием рассола,

сроки создания защитной завесы

сокращаются в несколько раз. Это

существенное преимущество сказы-

вается в аварийных ситуациях, напри-

мер,

при прорыве воды или плыву-

нов в зону производства работ.

Способ замораживания имеет свои

недостатки: временное сохранение эф-

фекта завесы (на период работы

замораживающей установки), длите-

льный процесс наращивания и после-

дующего оттаивания ледяной завесы,

повышение влажности грунта за

счет перемещения воды к охлаж-

денным участкам грунта и др.

Ограждение выемок от поступле-

ния в них грунтовой воды может соз-

даваться путем инъецирования в

грунт растворов-отвердителей. Прони-

кая в поры и трещины грунта или

породы, они связывают зерна грунта

и, твердея, превращают его в водо-

непроницаемый и неразмываемый мо-

нолит.

В зависимости от вида раство-

ров существуют следующие основные

инъекционные способы: цементация,

битумизация, глинизация, силикати-

зация.

Цементацию применяют в крупно-

зернистых песках, гальке, гравии,

трещиноватых скальных породах с

коэффициентом фильтрации 80—200

м/сут. В грунт с помощью труб-инъек-

торов под давлением нагнетают водо-

цементные растворы.

При битумизации песчаных и тре-

щиноватых скальных грунтов в качест-

ве отвердителя используют расплав-

ленный битум или холодную битум-

ную эмульсию.

В качестве инъекционного мате-

риала при глинизации используют вод-

ную суспензию бентонитовых глин,

которые содержат на менее 60% ми-

нерала монтмориллонита.

Силикатизацию или инъецирование

сначала водного раствора силиката

натрия ЫагБЮз, а затем хлористого

кальция СаСЬ применяют при уст-

ройстве водонепроницаемой завесы в

песчаных и лессовых грунтах, имею-

щих коэффициент фильтрации до

80 м/сут.

Растворы вступают в реакцию и

образуют гель кремниевой кислоты

(АгБЮгтНгО), который связывает час-

тицы грунта и затвердевает.

Устройство тиксотропных проти-

40 Глава 4. Технология переработки грунта

вофильтрационных экранов толщиной

0,15—0,25 м производят с примене-

нием механизмов ударного, режущего,

вибрационного и водовоздушного дей-

ствия.

В качестве машины ударного дей-

ствия используют копровый агрегат,

который вплотную друг к другу

погружает в грунт несколько сталь-

ных шпунтин или пустотелых свай

(рис. 4. 7). Затем первый погруженный

элемент извлекают гидравлическим

трактором, а в образовавшуюся по-

лость подают глиноцементный или

глинистый раствор, обладающий

тиксотропными свойствами. Тиксотроп-

ную суспензию приготовляют из бен-

тонитовой глины, способной абсорби-

ровать, т. е. поглощать воду в коли-

честве, до 7 раз большем собственной

массы, а после водонасыщения загу-

стевать, приобретая гидрофобные (во-

доотталкивающие) свойства.

Извлеченный элемент погружают

в месте, расположенном от послед-

него погружения на расстоянии не бо-

лее чем ширина стороны попереч-

ного сечения погруженного элемента.

Процесс повторяется до тех пор,

пока не будет сформирована проти-

вофильтрационная завеса.

Погружение и извлечение пусто-

образующих элементов можно выпол-

нять с использованием вибрационного

оборудования.

Щели в грунте для заполнения

их противофильтрационными мате-

риалами можно устраивать с помощью

машин с режущим рабочим органом

(цепной рабочий орган, бар, канат и

др.).

Противофильтрационный экран

может быть устроен с помощью обо-

рудования, которое разработано

шведской фирмой «Алимак» (рис.

4.8).

В массиве грунта бурится

скважина глубиной до 10 м и диамет-

ром 0,5 м. В момент, когда бур

начинает извлекаться из скважины,

через его полный вал под давлением

подается цемент и перемешивается

с разрыхленным грунтом. В грунте

образуется цементно-грунтовая свая.

Затем на расстоянии, меньшем диа-

метра сваи, бурится новая скважина,

в которой также устраивается цемен-

тная колонна. Между двумя колон-

нами снова бурят скважину, при этом

частично захватывая материал двух

соседних свай. В результате обра-

зуется стенка из сомкнутого ряда

свай, обладающая противофильтра-

ционными свойствами. Оборудование

позволяет устраивать не только верти-

кальные, но и наклонные сваи (до

15° во всех направлениях).

В последние годы в практике

зарубежного строительства получил

распространение вертикальный дре-

наж, устраиваемый с помощью дрени-

рующих свай и дренирующих стен

(рис. 4.9). Конструкции и технология

устройства дренирующей сваи показа-

ны на рис. 4.10. Вначале произ-

водят бурение скважины диаметром

около 90 см и глубиной до 6 м в

обсадной трубе (рис. 4.10

а). В

готовую скважину помещают арматур-

ный каркас, внутри которого закреп-

лена труба, в нижней части имею-

щая ряд отверстий для поступления

в нее грунтовой воды. В полость

между обсадной и внутренней дре-

нажной трубами опускают бетонолит-

ную трубу и далее ведут бетони-

рование сваи методом вертикально

перемещающейся трубы (ВПТ). В

основание сваи подают фильтр-бетон и