Способ осушения массива обводненного несвязного грунта при возведении подземного сооружения Советский патент 1980 года по МПК E02D19/20 E21D9/00 E21D9/04 

3 тоннелестроител ного оборудования, водоотливных средств и выбора оптимальной производительности передвижной компрессорйной установки. Все работы на поверхности и в тоннеле увязываются между собой соответствующим графиком, предусматривающим, например, ел дующее: на первом участке трассы заканчивается проходка обоих тоннелей, второй . участок трассы осушен и готов к сдаче под , проходку тоннелей, а на третьем участке в зто же время начинаются работы по осущению. Способ осуществляется следующим образом. По контуру Т, П, 1U ,15 участка устраивают воздушную завесу на всю высот осушения посредством подачи сжатого воздуха через систему скважин 1, пробуренных ниже тоннеля 2 и оборудованных фильтровыми трубами 3 с фильтрами 4 и песчаной обсыпкой 5, Подачу сжатого воздуха ведут одновременно через все скважины. Скважины 1 снабжены устройством для их перекрытия, при необходимости, а такж манометрами для измерения давления воздуха (на фигурах не показаны). Одновременно с непрерывной подачей сжатого воздуха ведут откачку грунтовой воды через систему водопонижающих скважин 6, оборудованных фильтровыми трубами 7 с фильтрами 8, песчаной обсыпкой 9 и водоотливными средствами (на фигурах не показаны) с водоотливной трубой 10. На уровне дневной поверхности 11 кольце вые зазоры 12 между водоотливной трубой 10, фильтровой трубой 7 и обсадной трубой 13 перекрывают герметичной заглушкой 14 с запорным устройством 15, через которо,е кольцевое пространство (на фигурах не показано) между трубами 7 и 10 сообщается с атмосферой. Образование воздушной завесы на всю глубину осушения грунтового массива по контуру I, П, Ж , TS происходит следующим образом. Подаваемый сжатый воздух, давление которого несколько больше гидростатического давления при статическом уровне грунтовых вод, выхода из фильтра 4 насыщает грунтовый массив вокруг фильтра и перемещается в направлениях: вверх, как показано стерлками 16, и по горизонтали, как показано стрелками 17. В тех же направлениях отжимается и грунтовая вода, причем более интенсивное отжатие ее и насыщение воздухом массива происходит в горизонтальном направлении от сква:кины 1 к скважине 6 за счет более короткого пути . меньшего сопротивления проникновению воздуха на этом пути- и перепади давления за счет кольцевого зазора между трубами 7 и 10 по всей высоте, сообщающегося с атмосферой через запорное устройство 15. В результате этого горизонтальные потоки сжатого воздуха от смежных скважин 1 встречаются у водопонижающих скважин 6 и через кольцевой зазор между трубами 7 и 10 скважин 6 объединяются одновременно в единую непрерывную по всему контуру Т, ПГ, Ж , Q воздушную завесу. Воздушная завеса образуется вначале в нижней части контура в пределах высоты фильтров 4, а затем на всей высоте осушения грунтового массива. Для стабильного направления перемещения сжатого воздуха и сохранения сплошности воздушной завесы в грунтовом массиве между скважинами по всему замкнутому контуру 1, и, Ш , IS осушаемого массива через кольцевые зазоры между трубами 7 и 10 каждой водопонижающей скважины 6 предусмотрен соответствующий выпуск сжатого воздуха в атмосферу. При необходимости, сжатый воздух можно выпускать также в атмосферу (на кольцевой полости, заполненной обсыпкой 9) через запорное устройство 18. В результате направленного движения воздуха от скважин 1 к скважинам 6 через грунтовый массив между ними создается сплошная воздушная завеса сжатого воздуха, потоки которой интенсифицируют постуштение воды из грунтов с низкой водоотдачей к водопонизительным средствам у скважин 6, обеспечивая зтим стабильную работу последних, а также ускоряя осушение грунтового массива огражденного воздушной завесой. На продольной и поперечной сторонах воздушной завесы (см. фиг. 2 и 3) показано соответствеино конечное стабилизировавшееся положение депрессионной кривой 19, образовавшейся в результате одновременного воздействия сжатого воздуха, подаваемого через систему скважин для устройства воздушной завесы, и работы водопонизительных средств в одном и том же. ряду скважин. Расстояние между продольными рядами системы скважин 1 и 6 и тоннелем 2, а также между скважинами в ряду определяется в зависимости от степени водоотдачи грунтового массива. Для предотвращения попадания сжатого воздуха во всасы водоотливных средств скважины 6 бурят на глубину, достаточную для размещения верха фильтра водоотливных

установок на более низком уровне, чем фильтры 4 скважин 1.

Для более устойчивого режима работы водопонизительных средств в конечной фазе осушения грунтового массива с низкой водеотдачей и малым количеством воды в нем отрегулированная производительность водоотливных средств должна быть равна или несколько меньше пропускной способности фильтров 8.

При осушении по предлагаемому способу обводненных несвязных грунтов на участке .сооружения тоннелей при различных положедшях водоупорных слоев (см. фиг. 4 и 5) фильтры 4 скважин 1 располагают над нижними водоупорными слоями, а скважины 6 водоотливных средств заглубляют в водоупорные спои. При недостаточном расстоянии между нижним; водоупором и лотком тоннеля, когд депрессионная кривая сниженного уровня

воды может располагаться непосредственно в нижней части тоннеля или вблизи его лоТ ка, между .продольными рядами системы скважин 1 и 6 располагают дополнительный ряд таких же скважин 1 и 6 для полного снятия остаточной воды с водоупора внутри контура Г, П, Ж , W

После устройства воздушной завесы вокруг осушаемого массива и удаления из него воды начинается проходка тоннеля.

В период проходки тоннеля подача сжатого воздуха для воздушной завесы и работа водоотливных средств продолжаются в режиме поддержания стабильного положения сниженного уровня воды.

Таким образом, изобретение позволяет исключить из практики сооружения тоннелей кесонные работы, сплошное замораживание

грунтового массива, а также герметизацию грунтового массива, например, путем замораживания, что дает возможность значительно снизить стоимость и трудоемкость работ при строительстве транспортных тоннелей, тоннелей метрополитенов, и других подземных сооружений.

Формула изобретения

1.Способ осушения массива обводненного несвязного грунта при возведении подземного сооружения, преимущественно тоннеля, включающий образование в грунте скважин, подачу в одни .скважины сжатого воздуха

и откачку грунтовой воды через другие сквжины, отличающийся тем, что, с целью повышения зффект шности, скважины размещают по контуру осушаемого массива грунта, а подачу сжатого воздуха и откачку грунтовой воды осуществляют соответственно в смежных скважинах, при этом подачу сжатого воздуха ведут с переменным давлением, а одаовременно с откачкой грунтовой воды через зтй же скважины осуществляют ретулируемый выпуск сжатого воздуха.

2.Способ по п. 1, отличающийс я. тем, что давление сжатого воздуха в процессе осушения принимают растущим от равного гидростатическому давлению при статическом уровне грунтовых вод до равно го гидростатическому давлению при динамическом уровне грунтовых вод.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертиге 1. Авторское свидетельство СССР № 559006. кл. Е ОГ G 4/00, 1976.

/

--О- -JiJZf

V/

Pui.i 1-й W /77Т /7 L«J Г7 Сжатый бода Воздух , П-Ш 9иг.З 734333 Сжатый W. I / Вода 8o3ffy)( ft

искать/и

оЗа ), доздух iO