Способ гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах Российский патент 2021 года по МПК E02D3/12 E02D31/02 

Описание патента на изобретение RU2757901C1

Изобретение относится к строительному производству, а именно к подземным способам гидроизоляции обделки эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах.

Известен способ гидроизоляции эксплуатируемого подземного
сооружения неглубокого заложения в обводненных грунтах открытым способом, который включает выемку грунта с земной поверхности до подземного сооружения с обнажением его обделки, нанесение на наружную поверхность обделки гидроизоляционной оболочки и обратную засыпку котлована с подземным сооружением [РД 153-34.0-21.601-98. Типовая инструкция по эксплуатации производственных зданий и сооружений энергопредприятий. Часть II, Раздел 2, Технология ремонтов зданий и сооружений. 2020.- 94 с. (см. Приложение 7, п. 2. Ремонт гидроизоляции подземных сооружений при вскрытии поверхности, стр. 76)]. При этом в неустойчивых обводненных грунтах, подлежащий к выемке грунтовый массив, предварительно ограждают «Шпунтовой стеной» и, при необходимости, производят водопонижение уровня грунтовых вод в отгороженном грунтовом массиве [Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: Учеб. пособие/под ред. Б.И. Далматова; 3-е изд.- М.: Изд-во АСВ, 2006.- 428с. (стр.273, пп. 12.5.2].

Недостаток данного способа заключается в высокой стоимости и трудоемкости работ по разработке и обратной засыпке грунта, ограждению грунтового массива и водопонижению, которые возрастают с увеличением глубины заложения подземного сооружения.

Кроме этого, данный способ невозможно реализовать при расположении над подземным сооружением подземных коммуникаций и капитальных строений на земной поверхности, а также при значительной глубине заложения подземного сооружения.

Известен способ уплотнения грунтов, который включает бурение через обделку сооружения в грунт скважин, помещение в них инъекторов и поочередное нагнетание через скважины в грунт цементного раствора под давлением с обеспечением его гидроразрыва. При этом после разрыва грунта цементным раствором, осуществляется обжатие грунта путем расширения трещин гидроразрыва за счет подачи цементного раствора, увеличение плотности и прочности грунта и, как следствие, его водонепроницаемости в пределах длины скважины [Способ укрепления грунта, RU 2439246 С1, 01.10.2012], [Способ уплотнения грунта и устройство для его осуществления, RU 2324788 С2, 20.05.2008].

Недостаток данного способа заключается в том, что нагнетание цементного раствора через скважины в обводненный грунт с обеспечением его гидроразрыва не позволяет полностью ликвидировать поровую водопроницаемость грунта, в результате после цементации обводненного грунта проникновение грунтовых вод в эксплуатируемое подземное сооружение через его обделку полностью не предотвращается.

Технический результат – предотвращение проникновения грунтовых вод в эксплуатируемое подземное сооружение через его обделку.

Указанный технический результат достигают тем, что в способе гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах, включающем бурение из подземного сооружения через его обделку в обводненный грунт скважин, помещение в них инъекторов, поочередное нагнетание через скважины в грунт цементного раствора под давлением с обеспечением его гидроразрыва и нанесение на наружную поверхность обделки подземного сооружения гидроизоляционной оболочки, согласно изобретению после нагнетания цементного раствора в грунт через скважины, между ними из подземного сооружения в обделку устанавливают инъекционные трубки, в которые поочередно нагнетают цементно-силикатный раствор, создают под действием давления нагнетания раствора на грунт напротив инъекционной трубки зародышевую щель между наружной поверхностью обделки и грунтом, производят гидрорасчленение зародышевой щели по контакту поверхности обделки с грунтом и заполняют щель гидрорасчленения цементно-силикатным раствором до отказа в его поглощении. При этом инъекционные трубки в обделку устанавливают вровень с её наружной поверхностью и внутренний диаметр инъекционных трубок принимают в интервале 102-152 мм.

После нагнетания через скважины в грунт цементного раствора с обеспечением его гидроразрыва, гидрорасчленения контакта между наружной поверхностью обделки подземного сооружения и грунтом и заполнения щелей гидрорасчленения цементно-силикатным раствором, вокруг подземного сооружения формируются две гидроизоляционные оболочки, верхняя из уплотненного цементацией грунтового массива с искусственно пониженной водопроницаемостью и нижняя из цементно-силикатного камня.

Изобретение поясняется чертежом, где показан принцип формирования гидроизоляционных оболочек вокруг обделки эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах подземным способом.

Способ гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах осуществляют следующим образом.

Из подземного сооружения 1 через его обделку 2 (обычно монолитную или сборную железобетонную) бурят скважины 3 в грунт 4. Производят через скважины 3 нагнетание цементного раствора 5 в грунт 4 с его гидроразрывом. Цементный раствор 5, распространяясь от скважин 3 по трещинам гидроразрыва 6, обжимает обводненный грунт 4. В результате вокруг подземного сооружения 1 в пределах длины скважин 3 формируется гидроизоляционная оболочка 7 из уплотненного грунтового массива с искусственно пониженной водопроницаемостью.

После нагнетания цементного раствора 5 в обводненный грунт 4 между скважинами 3 из подземного сооружения 1 в обделку 2 вровень с её наружной поверхностью 8 устанавливают инъекционные трубки 9. Производят поочередное нагнетание цементно-силикатного раствора 10 в инъекционные трубки 9. При этом в процессе нагнетания, за счет давления раствора на грунт 4, напротив инъекционной трубки 9 создают зародышевую щель 11 между наружной поверхностью обделки 8 и грунтом 4, производят гидрорасчленение зародышевой щели 11 по контакту поверхности обделки 8 с грунтом 4 и заполняют щель гидрорасчленения 12 цементно-силикатным раствором 10 до отказа в его поглощении.

После нагнетания через скважины 3 в грунт 4 цементного раствора 5 с обеспечением его гидроразрыва 6, гидрорасчленения контакта между наружной поверхностью обделки 8 подземного сооружения 1 и грунтом 4 и заполнения щелей гидрорасчленения 12 цементно-силикатным раствором 10, вокруг подземного сооружения 1 формируются две гидроизоляционные оболочки, верхняя 7 из уплотненного цементацией грунтового массива с искусственно пониженной водопроницаемостью и нижняя 13 из цементно-силикатного камня.

Скважины 3 для нагнетания цементного раствора 5 бурят диаметром 42–72 мм. При этом вначале в обделке (обычно бетонной или железобетонной) пробуривают алмазной коронкой сквозное отверстие, а затем через него шнековым буром в грунте выбуривают скважину. Расстояние между скважинами принимают 2×2 м. Для нагнетания цементного раствора в устьевую часть скважины (в обделку) замоноличивают тампонажную трубку 14 (инъектор). В неустойчивых грунтах в обделку, вместо тампонажной трубки, устанавливают распорный инъектор с перфорированной нагнетательной трубой, которая размещается в скважине.

В скважины поочередно нагнетают стабильный цементный раствор с цементно-водным массовым соотношением Ц:В=1:0,5 до отказа в его поглощении. Конечное давление нагнетания цементного раствора в скважину Рск назначают с учетом объемного веса обводненного грунта ρ над подземным сооружением и глубины его заложения H из выражения: Рск = 1,5 ρ×H.

В случае прорыва цементного раствора на земную поверхность давление нагнетания раствора снижают.

Сквозные отверстия в обделке подземного сооружения под инъекционные трубки бурят алмазной коронкой (буром) с внутренним диаметром, равным 102–152 мм, поскольку при внутреннем диаметре трубок < 102 мм площадь контакта нагнетаемого цементно-силикатного раствора с грунтом в инъекционной трубке может оказаться недостаточной для образования зародышевой щели гидрорасчленения в грунте напротив инъекционной трубки, а при внутреннем диаметре трубок > 152 мм будет происходить ослабление несущей способности обделки подземного сооружения и возрастать стоимость установки в обделку инъекционных трубок.

В инъекционные трубки нагнетают цементно-силикатный раствор с цементно-водным массовым соотношением Ц:В=1:0,75 с добавкой силиката натрия (жидкого стекла) в количестве 5% от массы цемента до отказа в его поглощении. Конечное давление нагнетания цементно-силикатного раствора в инъекционную трубку РТ назначают с учетом объемного веса обводненного грунта ρ над подземным сооружением и глубины его заложения H из выражения: РТ = 2 ρ×H.

Следует отметить, что перед применением данного способа гидроизоляции подземного сооружения необходимо обязательно обследовать техническое состояние обделки подземного сооружения и рассчитать её остаточную несущую способность. Применять данный способ гидроизоляции можно в случае, когда остаточная несущая способность обделки эксплуатируемого подземного сооружения будет превышать суммарную нагрузку на нее от веса вышележащих обводненных грунтов и давления нагнетания цементно-силикатного раствора на обделку или после выполнения ремонтных работ по усилению обделки подземного сооружения.

Похожие патенты RU2757901C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТОВ С КАРСТОВЫМИ ОБРАЗОВАНИЯМИ И/ИЛИ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТОВ ПОСРЕДСТВОМ МИКРОСВАЙ И ИНЪЕКТОРЫ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСВАЙ 2022
  • Аболтынь Александр Яковлевич
  • Аболтынь Илья Александрович
  • Заходякина Елена Александровна
  • Ларюшкин Дмитрий Андреевич
RU2795924C2
СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ПРОТЕЧЕК ВОДЫ В ПОДЗЕМНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЯХ 2011
  • Коровяков Василий Федорович
  • Алимов Лев Алексеевич
  • Бабаев Рафаэл Шахверан Оглы
  • Воронин Виктор Валерианович
RU2473745C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРУНТОГЛИНИСТОЙ СВАИ 2020
  • Ветюгов Александр Вячеславович
  • Лундин Дмитрий Сергеевич
  • Проскурин Денис Владимирович
RU2767469C1
Способ замораживания горных пород 1983
  • Фатеев Николай Трофимович
  • Карякин Виктор Федорович
  • Топорков Анатолий Васильевич
SU1138506A1
СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЕЙ В СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ С КАРСТОВЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ И/ИЛИ СУФФОЗИОННЫМИ ПРОЦЕССАМИ 2013
  • Лобов Олег Иванович
  • Эпп Александр Арнович
  • Иваненко Виктор Иванович
  • Шерстюк Дмитрий Сергеевич
  • Иваненко Екатерина Викторовна
RU2537711C1
ИНЪЕКЦИОННЫЙ БЕНТОНИТОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ И УКРЕПЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГРУНТА 2020
  • Ветюгов Александр Вячеславович
  • Беленко Евгений Владимирович
RU2746327C1
СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА 2010
  • Маннапов Рустэм Хамзеевич
  • Резепина Галина Евгеньевна
RU2439246C1
СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ В ОБВОДНЕННЫХ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОДАХ 1990
  • Кипко Эрнест Яковлевич[Ua]
  • Полозов Юрий Аркадьевич[Ua]
  • Спичак Юрий Николаевич[Ua]
  • Васильев Владимир Вениаминович[Ua]
RU2095574C1
СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ПРОТЕЧЕК ВОДЫ В ПОДЗЕМНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЯХ 2015
  • Зернов Роман Николаевич
  • Ходак Валерий Николаевич
  • Яковлева Екатерина Анатольевна
RU2602537C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ С ПОМОЩЬЮ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ (МЕЖПЛАСТОВЫХ) ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС И ТЕХНОЛОГИЯ ИХ СООРУЖЕНИЯ 2007
  • Пономаренко Юрий Викторович
  • Изотов Анатолий Александрович
  • Кузькин Валерий Сергеевич
  • Клименко Наталья Андреевна
RU2347034C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 757 901 C1

Реферат патента 2021 года Способ гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах

Изобретение относится к строительному производству, а именно к подземным способам гидроизоляции обделки эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах. Способ гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах включает бурение из подземного сооружения (1) через его обделку (2) в обводненный грунт (4) скважин (3), нагнетание через скважины (3) в грунт (4) цементного раствора (5) под давлением с обеспечением его гидроразрыва (6) и нанесение на наружную поверхность обделки (8) подземного сооружения (1) гидроизоляционной оболочки (7), после нагнетания цементного раствора (5) в грунт (4) через скважины (3) между скважинами (3) из подземного сооружения (1) в обделку (2) устанавливают инъекционные трубки (9), в которые поочередно нагнетают цементно-силикатный раствор (10), создают под действием давления нагнетания раствора (10) на грунт (4) напротив инъекционной трубки (9) зародышевую щель (11) между наружной поверхностью обделки (8) и грунтом (4), производят гидрорасчленение зародышевой щели (11) по контакту поверхности обделки (8) с грунтом (4) и заполняют щель гидрорасчленения (12) цементно-силикатным раствором (10) до отказа в его поглощении. Изобретение развито в зависимом пункте формулы. Технический результат – предотвращение проникновения грунтовых вод в эксплуатируемое подземное сооружение. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 757 901 C1

1. Способ гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах, включающий бурение из подземного сооружения через его обделку в обводненный грунт скважин, нагнетание через скважины в грунт цементного раствора под давлением с обеспечением его гидроразрыва и нанесение на наружную поверхность обделки подземного сооружения гидроизоляционной оболочки, отличающийся тем, что после нагнетания цементного раствора в грунт через скважины между ними из подземного сооружения в обделку устанавливают инъекционные трубки, в которые поочередно нагнетают цементно-силикатный раствор, создают под действием давления нагнетания раствора на грунт напротив инъекционной трубки зародышевую щель между наружной поверхностью обделки и грунтом, производят гидрорасчленение зародышевой щели по контакту поверхности обделки с грунтом и заполняют щель гидрорасчленения цементно-силикатным раствором до отказа в его поглощении.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инъекционные трубки в обделку устанавливают вровень с её наружной поверхностью и внутренний диаметр инъекционных трубок принимают в интервале 102-152 мм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2757901C1

СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА 2010
  • Маннапов Рустэм Хамзеевич
  • Резепина Галина Евгеньевна
RU2439246C1
СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2006
  • Осипов Виктор Иванович
  • Филимонов Сергей Дмитриевич
RU2324788C2
СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ПРОТЕЧЕК ВОДЫ В ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЯХ 2014
  • Алимов Лев Алексеевич
  • Бабаев Рафаэль Шахверан Оглы
  • Воронин Виктор Валерианович
  • Харченко Игорь Яковлевич
  • Харченко Алексей Игоревич
RU2559274C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА 2005
  • Петрухин Валерий Петрович
  • Исаев Олег Николаевич
RU2291253C1
WO 2015078698 A1, 04.06.2015
УГЛЯНИЦА А.В
и др
Формирование противофильтрационной завесы за обделкой заглубленных в обводненный грунт сооружений, Вестник КузГТУ, 2010, N2, с
Спускная труба при плотине 0
  • Фалеев И.Н.
SU77A1

RU 2 757 901 C1

Авторы

Угляница Андрей Владимирович

Даты

2021-10-22Публикация

2020-12-23Подача