СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ПУСТОТ В ЗАОБДЕЛОЧНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТОННЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК E02D19/20 E02D31/10 E21D11/38 

Изобретение относится к укреплению нижней части секций железнодорожного тоннеля и может быть использовано при укреплении фундаментов зданий и сооружений.

При эксплуатации сложных технических сооружений, в частности, железнодорожных тоннелей, пролегающих в разломах, осадочных породах, образуются пустоты между обделкой тоннеля и породой. Особенно пустоты появляются там, где в слабых грунтах отмечаются большие объемы водостоков.

Наличие пустот, заполненных водой, приводит к интенсивной коррозии обделки тоннеля, а также к работе секций тоннеля в режимах нагрузок, на которые они не рассчитаны. Перенапряжения в бетонном основании могут привести при прохождении поездов к возникновению значительных динамических деформаций, искривлению рельсов, ослаблению крепления рельсов и даже к отрыву шпал от бетонных оснований (что, например, наблюдается на Северо-Муйском тоннеле Восточно-Сибирской ж.д.).

Известно (1), что для закрепления слабых грунтов применяются цементные растворы. В способе цементации слабых грунтов, включающем: введение в грунт водной суспензии цемента в соотношении цемент: вода 1:1, 1:10 с тонкодисперсным минеральным компонентом. Согласно изобретению в качестве тонко-дисперсного минерального компонента используют пресноводный озерный ил, предварительно микробиологически активизированный водной суспензией штамма микроорганизмов Bacillus mucilaginosus, mac.

При этом в укрепляемый грунт предварительно вводят водный раствор активизированного пресноводного ила с последующим введением туда же цементной суспензии, причем количество вводимой в грунт водной суспензии активизированного пресноводного озерного ила составляет 8-12% от водной цементной суспензии. Затем активизацию пресноводного озерного ила проводят в течение 24-30 часов при температуре 25-40°С и медленном перемешивании.

Из-за больших материальных затрат использовать данный способ при ремонте железнодорожных тоннелей не представляется возможным.

Известен способ уплотнения грунта (2). Повышение эффективности достигается тем, что уплотнение дисперсного грунта производят путем нагнетания уплотняющего проникающего раствора, обеспечивающего разрушение структуры грунта в зонах его ослабления с предварительным уплотнением грунта по контуру зоны уплотнения. Раствор подают с помощью инъектора под давлением, причем давление измеряют и регистрируют.

Скорость подачи воды ограничивают скоростью оттока воды из зоны уплотненного грунта.

При уплотнении лессового грунта производят предварительное замачивание грунта водой, подаваемой под давлением, превышающим структурную прочность грунта.

Причем состав раствора подают так, чтобы обеспечить его пластичность в процессе уплотнения грунта в зависимости от коэффициента фильтрации и давления подачи раствора. Раствор также должен при высыхании обеспечить образование жесткого скелетного материала.

Данный способ может применяться при укреплении грунта под фундаментами зданий, при устранении вымоин под железнодорожными тоннелями использование способа затруднительно, так как потребует бурить во многих местах нижнюю стенку тоннеля.

Наиболее близким аналогом является способ укрепления основания (3), включающий: погружение в грунт инъектора, подачу уплотняющего и проникающего раствора с наполнением под давлением, обеспечивающим разрушение структуры грунта в зонах его ослабления; образование зоны уплотнения погружением инъектора и подачу раствора с наполнителем для создания примыкающих зон уплотнения, при укреплении заболоченного грунта в качестве наполнителя. Причем плотность наполнителя меньше, чем у воды.

Перед подачей раствора вводят в грунт фильтр для оттока воды из зоны уплотнения.

Использование данного способа неэффективно, так как потребуется бурить очень много отверстий в нижней части железнодорожного тоннеля.

Целью данного способа является снижение затрат на устранение образовавшихся пустот между обделкой железнодорожного тоннеля и породой.

Предлагаемый способ устранения пустот в заобделочном пространстве секции железнодорожного тоннеля включает подачу твердеющего раствора с наполнителем.

Отличие состоит в том, что в нижней части секции железнодорожного тоннеля над обнаруженными пустотами пробуривают ствол для подачи заполнительного материала и второй ствол для подачи твердеющего раствора.

Затем устанавливают в первый ствол загрузочное устройство и через него подают заполнительный материал, в виде шариков, из водостойкого материала с плотностью, равной или большей плотности воды, вытесняют шариками скопившуюся воду либо через водостоки в породе, либо через ствол для подачи твердеющего раствора. При заполнении шариками пустоты включают вибратор. После окончания заполнения пустот загрузочное устройство вынимают, и ствол закупоривают, а в другой ствол подают твердеющий раствор, по окончании заполнения пустот ствол закупоривают.

В случае отсутствия в пустотах воды пробуривают в нижней части секции железнодорожного тоннеля один ствол и заполняют через него пустоту шариками. После чего вынимают загрузочное устройство и через него подают твердеющий раствор.

Способ устранения пустот в заобделочном пространстве железнодорожного тоннеля поясняется чертежом, на котором дана общая схема размещения стволов и устройства для загрузки заполнительного материала и твердеющего раствора.

На чертеже обозначено: 1 - нижняя часть сектора железнодорожного тоннеля, 2 - пустота, которая образовалась в результате потоков воды, 3 - водостоки в породе, по которым поступают потоки воды, 4 - ствол для подачи заполнительного материала, например шариков, 5 - ствол для подачи твердеющего раствора, 6 - труба, вставляемая в ствол 5, 7 - заполнительный материал, например шарики из материала, по плотности, равной или большей плотности воды, 8 - бункер с заполнительным материалом, например шариками, 9 - толкатель, привод не показан, 10 - обратный клапан, расположенный в нижней части трубы 6.

Способ осуществляется следующим образом. В нижней части сегмента железнодорожного тоннеля 1 пробуривают ствол 4 для подачи заполнительного материала, например шариков, и ствол 5 для подачи твердеющего раствора.

Затем в ствол 4 вставляют трубу 6, устанавливают бункер 8, заполненный шариками 7, в нижней части трубы 6 устанавливают обратный клапан 10 и сверху вставляют толкатель 9.

Из бункера 8 заполнительный материал 7 подают в трубу 6, скапливают его у обратного клапана 10. После чего приводят в действие привод и толкатель 9, проталкивают заполнительный материал в пустоты 2, используя для уплотнения вибратор, вытесняют скопившуюся воду либо в каналы водостока 3, либо в случае их отсутствия, через ствол 5 для подачи твердеющего раствора.

В случае отсутствия воды в пустоте 2, пробуривают только ствол 4, а после заполнения пустоты 2 заполнительным материалом 6 и уплотнения его вибратором, убирают загрузочное устройство и подают через ствол 4 твердеющий раствор, заполняя им пустоту 2.

После затвердения образуется монолит, который снимет напряжение в бетоне нижней части секции тоннеля и обеспечит его надежную работу.

Проведенные исследования показали положительные результаты.

Список литературы

1. Патент РФ №2098554, МПК E02D 3/12, заявлен 21.03.1996 г.

2. Патент РФ №2119009, МПК E02D 3/12, заявлен 27.01.1997 г.

3. Патент РФ №2278210, МПК E02D 3/12, заявлен 05.08.2004 г.

Изобретение относится к укреплению нижней части секции железнодорожного тоннеля и может быть использовано при укреплении фундаментов зданий и сооружений. Способ включает подачу раствора с наполнителем. Пробуривают ствол в нижней части секции железнодорожного тоннеля над обнаруженной пустотой для подачи заполнительного материала и второй ствол - для подачи твердеющего раствора. Устанавливают загрузочное устройство и через него подают заполнительный материал в виде шариков из водостойкого материала с плотностью, равной или больше плотности воды. Уплотняют шарики с помощью вибратора, вытесняют шариками из пустот скопившуюся воду либо через отверстия в породе, либо через ствол для подачи твердеющего раствора. По окончании заполнения пустот шариками, загрузочное устройство убирают, и ствол закупоривают, а во второй ствол подают твердеющий раствор и по окончании заполнения пустот ствол закупоривают. В случае отсутствия воды в пустотах пробуривают в нижней части секции железнодорожного тоннеля один ствол, через него заполняют пустоты шариками, уплотняя их вибратором, после чего вынимают загрузочное устройство и через ствол подают твердеющий раствор и по окончании заполнения пустот ствол закупоривают. Изобретение позволяет снизить затраты на устранение пустот. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ устранения пустот в заобделочном пространстве секции железнодорожного тоннеля, включающий подачу раствора с наполнителем, отличающийся тем, что пробуривают ствол в нижней части секции железнодорожного тоннеля над обнаруженной пустотой для подачи заполнительного материала и второй ствол для подачи твердеющего раствора, затем устанавливают загрузочное устройство и через него подают заполнительный материал в виде шариков из водостойкого материала с плотностью, равной или больше плотности воды, уплотняют шарики с помощью вибратора, вытесняют шариками из пустот скопившуюся воду либо через отверстия в породе, либо через ствол для подачи твердеющего раствора, по окончании заполнения пустот шариками загрузочное устройство убирают и ствол закупоривают, а во второй ствол подают твердеющий раствор и по окончании заполнения пустот ствол закупоривают.2. Способ устранения пустот в заобделочном пространстве секции железнодорожного тоннеля, включающий подачу раствора с наполнителем, отличающийся тем, что пробуривают в нижней части секции железнодорожного тоннеля один ствол, через него заполняют пустоты шариками, уплотняя их вибратором, после чего вынимают загрузочное устройство и через ствол подают твердеющий раствор и по окончании заполнения пустот ствол закупоривают.