СПОСОБ СОЗДАНИЯ В ГРУНТЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2021 года по МПК E02D5/20 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении подземных сооружений методом "стена в грунте", в частности противооползневых заграждений, ограждений котлованов, подземных этажей зданий, тоннелей и коллекторов различного назначения, подземных переходов и т.д. в условиях трещиноватых скальных пород, преимущественно карбонатного состава.

Известен способ получения гелеобразующего состава /1/. Способ состоит из растворения нефелинсодержащей добавки в разбавленной кислоте, причем кислота разбавлена минерализованной хлоридами водой с плотностью не менее 1,12 г/куб см. Время начала процесса гелезации регулируется соотношением компонентов и может варьироваться от нескольких минут до нескольких часов. Полученный гель отличается высокой проникающей способностью и его используют для пропитки околоскважинного грунта и ликвидации водопритоков в нефте- и газодобыче. Недостаток способа: повышенный расход при пропитке проницаемого гравелистого и скального грунта из-за неконтролируемой фильтрации в окружающий массив.

Известен способ создания в грунте геотехнических конструкций, типа «стена в грунте» траншейного типа /2/. В грунте разрабатывается траншея грейфером или геофрезой под защитой бурового, обычно бентонитового, раствора, который обеспечивает устойчивость стенок от обрушения. Бентонитовый раствор кальматирует поры в грунте и предотвращает его фильтрацию в окружающий массив. Для этого, уровень бентонитового раствора в траншее должен превышать уровень подземных вод на площадке строительства, как минимум, на 1,5-2,0 м. Для постоянного наполнения траншеи в процессе разработки грунта, установки арматурного каркаса и бетонирования стены, бентонитовый раствор подливается по мере неизбежных расходов. Однако, если в основании встречаются грунты с кавернами и пустотами и/или трещиноватые скальные породы, то бентонитовый раствор бесконтрольно уходит в трещины и его уровень в траншее не удается поддерживать выше уровня подземных вод. В таких случаях применение бентонитовых растворов допускается только при условии предварительного тампонирования данных пород цементным или глиноцементным раствором /2/. Для этого цементный раствор инъектируют в скважины, устраиваемые на несколько большую глубину стены в грунте. Скважины бурят с двух сторон стены на определенном расстоянии от стены и с расчетным шагом. Бурение цементационных скважин по оси стены затрудняет дальнейшие работы по возведению «стены в грунте», так как в процессе разработки траншеи под защитой бентонитового раствора разбуренный цементный камень, образующийся в процессе инъекции, резко сгущает бентонитовый раствор и приводит к некачественному бетонированию. Недостатком известного способа возведения монолитной бетонной стены с грунте, принятого за прототип, является повышенная стоимость работ за счет вынужденного избыточного объема буровых работ для цементационных скважин.

Технической задачей изобретения является снижение стоимости и материалоемкости работ по возведению стены в грунте с одновременным повышением качества бетона.

Задача решается за счет того, что в способе создания в грунте геотехнической конструкции, типа «стена в грунте», включающем бурение цементационных скважин, инъекцию твердеющего раствора в трещины проницаемых пород, разработку траншеи под защитой бурового раствора, установку арматурного каркаса и бетонирование геотехнической конструкции, согласно изобретению, цементационные скважины пробуривают по оси стены в грунте, на расчетную глубину ниже проектной отметки низа «стены в грунте», а в качестве твердеющего раствора, для снижения проницаемости трещиноватых скальных, преимущественно карбонатных, пород, инъектируют бесцементную гелеобразующую суспензию, например, по патенту RU 2234598 С2, инертную к буровому бентонитовому раствору. Для оптимизации расхода суспензии в нее вводят противофильтрационную кальматирующую добавку, например, бентонитовый порошок.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема бурения инъекционных скважин и инъекции гелеобразующего раствора; на фиг. 2 - разрез по траншее стены в грунте; на фиг. 3 - готовая стена в грунте.

Пример реализации способа.

Требуется построить железобетонную ограждающую «стену в грунте» глубиной 20 м в песчаных грунтах, подстилаемых трещиноватыми сильно проницаемыми известняками. Уровень подземных вод на глубине 15 м.

Стенки траншеи 1 в песчаных грунтах 2 необходимо крепить буровым раствором. Для предотвращения утечек бурового раствора в трещиноватые известняки 4, производят их инъекцию гелезирующей суспензией 5 через предварительно пробуренные по оси «стены в грунте» скважины 6 на расчетную глубину ниже проектной отметки низа стены. Суспензию приготовляют на строительной площадке, путем смешивания гелезирующего состава с бентонитовым раствором. Состав определяют опытным путем по уходу пробных порций суспензии в зависимости от трещиноватости известняка, в соотношении Гель : Бентонит = (5-2):1. Суспензия 5 проникает в полости и трещины и превращается в упругий водонепроницаемый материал 7. На следующем этапе работ, в процессе отрывки траншеи 1 под защитой бурового бентонитового раствора 3, разбуривают известняк 4, пропитанный гелем 5, который не ухудшает свойства бентонитового раствора 3 и не снижает качества бетонной смеси. Затем устанавливают арматурный каркас 8 и производят бетонирование железобетонной «стены в грунте» бетонной смесью, которую заливают через фор-шахту 9. После затвердевания бетонная смесь превращается в железобетонную «стену в грунте» 10.

Результатом изобретения является создание способа возведения геотехнической конструкции, типа «стена в грунте» или буронабивная свая, пониженной материалоемкости и трудоемкости возведения за счет уменьшения количества инъекционных скважин и объема инъекционного материала.

Источники информации

1. Патент РФ №2234598 «Способ получения гелеобразующего состава», МПК Е21В 43/22, опубл. 20.08.2004, Бюл. №23.

2. СП 381.1325800-2018 Сооружения подпорные. Правила проектирования.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении подземных сооружений методом "стена в грунте", в частности противооползневых заграждений, ограждений котлованов, подземных этажей зданий, тоннелей и коллекторов различного назначения, подземных переходов и т.д. в условиях трещиноватых скальных пород, преимущественно карбонатного состава. Способ создания в грунте геотехнической конструкции типа стена в грунте включает бурение цементационных скважин, инъекцию твердеющего раствора в трещины проницаемых пород, разработку траншеи под защитой бурового раствора, установку арматурного каркаса и бетонирование геотехнической конструкции. Для предотвращения утечек бурового раствора в трещиноватые проницаемые породы производят их инъекцию гелеобразующейся суспензией через предварительно пробуренные по оси стены в грунте скважины на расчетную глубину ниже проектной отметки низа стены в грунте. Суспензию приготовляют на строительной площадке путем смешивания гелезирующего состава с бентонитовым раствором, при этом состав определяют опытным путем по уходу пробных порций суспензии в зависимости от трещиноватости проницаемых пород, причем суспензия проникает в полости и трещины и превращается в упругий водонепроницаемый материал. На следующем этапе работ в процессе отрывки траншеи под защитой бурового бентонитового раствора разбуривают трещиноватые проницаемые породы, пропитанные суспензией, которая не ухудшает свойства бентонитового раствора и не снижает качества бетонной смеси, затем устанавливают арматурный каркас и производят бетонирование железобетонной стены в грунте бетонной смесью. Технический результат состоит в снижении стоимости и материалоемкости работ по возведению стены в грунте с одновременным повышением качества бетона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ создания в грунте геотехнической конструкции типа стена в грунте, включающий бурение цементационных скважин, инъекцию твердеющего раствора в трещины проницаемых пород, разработку траншеи под защитой бурового раствора, установку арматурного каркаса и бетонирование геотехнической конструкции, отличающийся тем, что для предотвращения утечек бурового раствора в трещиноватые проницаемые породы производят их инъекцию гелеобразующейся суспензией через предварительно пробуренные по оси стены в грунте скважины на расчетную глубину ниже проектной отметки низа стены в грунте, суспензию приготовляют на строительной площадке путем смешивания гелезирующего состава с бентонитовым раствором, при этом состав определяют опытным путем по уходу пробных порций суспензии в зависимости от трещиноватости проницаемых пород, причем суспензия проникает в полости и трещины и превращается в упругий водонепроницаемый материал, на следующем этапе работ в процессе отрывки траншеи под защитой бурового бентонитового раствора разбуривают трещиноватые проницаемые породы, пропитанные суспензией, которая не ухудшает свойства бентонитового раствора и не снижает качества бетонной смеси, затем устанавливают арматурный каркас и производят бетонирование железобетонной стены в грунте бетонной смесью.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бесцементная гелеобразующая суспензия содержит противофильтрационную кальматирующую добавку в виде бентонитового порошка.