Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО ДРЕНАЖА

Изобретение относится к строительству, а именно для улучшения физико-механических свойств дисперсных грунтов в зоне оползневых склонов возвышенных территорий от большого водонасыщения подземными водами с помощью противофильтрационного вертикального дренажа.

Известен способ крепления стенок скважин в дисперсных грунтах с помощью герметичного пленочного пенала, наполненного сжатым воздухом высокого давления (Патент РФ №2439245, опубл. 10.01.2012, бюл. №1) [1].

Данный способ заключается в том, что стенки скважины удерживают от осыпания защитной пленкой. В качестве защитной пленки используют герметичный пленочный пенал, который помещают в скважину и заполняют сжатым воздухом. Причем нижнюю часть пенала утяжеляют путем впайки пригруза, а в верхней части размещают блок вентиля с манометром и соединяют его с источником сжатого воздуха.

Недостатком данного способа является необходимость изготовления пленочного пенала для скважин с конкретными геометрическими размерами диаметра и глубины скважины.

Известна конструкция дренажа закрытого типа, в конструкции которого используют дренажные трубы с перфорацией в лотковой их части (Патент РФ №2424401, опубл. 20.07.2011, бюл. №20) [2].

Данный способ заключается в том, что дренаж закрытого типа содержит траншею глубокого заложения с уклоном в сторону сброса дренажной воды, в которую в слое фильтрующего материала уложены перфорированные трубы, колодцы для ревизии дренажной системы. Трубы выполнены с перфорацией в лотковой части и уложены в однородный фильтрующий материал.

Недостатками конструкции являются ее сложность, большая трудоемкость, стоимость работ и применение в условиях разработки глубоких открытых выемок грунта.

Наиболее близким в предлагаемому решению является способ вертикального дренажа, устраиваемого с помощью дренирующих свай (Теличенко В.И. и др. Технология строительных процессов, часть 1, Москва, Высшая школа, 2002, стр. 98…99) [3].

Данный способ заключается в том, что вначале производят бурение скважины в обсадной трубе, затем в готовую скважину помещают арматурный каркас, внутри которого закреплена труба, в нижней части имеющая ряд отверстий для поступления в нее грунтовой воды, в полость между обсадной и внутренней дренажной трубами опускают бетонолитную трубу и далее ведут бетонирование сваи методом вертикально перемещающейся трубы, в основание сваи подают фильтр-бетон и одновременно начинают подъем обсадной трубы, затем бетонируют сваю обычным бетоном.

Недостатками указанного способа вертикального дренажа являются принудительное удаление дренируемых подземных вод, технологическая сложность устройства дренирующих свай, большая трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость строительных процессов способа, высокая стоимость строительных и эксплуатационных работ.

Задачей изобретения является улучшение физико-механических свойств дисперсных грунтов оползневых склонов, защита от обводнения подземными водами, кооптация и самотечный отвод дренажных вод из зоны оползневой призмы возвышенной территории, упрощение технологии строительных процессов, сокращение трудоемкости, материалоемкости и энергоемкости строительных работ, снижение затрат на строительство и эксплуатацию сооружения.

Для решения поставленной задачи в известном способе вертикального дренажа, заключающемся в том, что с помощью дренирующих свай осуществляется уменьшение поступления подземных вод в массив водонасыщаемого грунта, согласно изобретению дренирующие сваи формируют с системой самотечного отвода дренажных вод из зоны оползневого склона возвышенной территории в скважинах диаметром 0,4…0,8 метра, которые бурят на глубину 8…12 метров в водоносных слоях грунта с врезкой скважин в слой водонепроницаемого грунта на глубину 0,2…0,3 метра, при этом дренирующие сваи располагают вдоль верхней границы оползневой плоскости скольжения с шагом 1,5…3 метра, но не ближе трех диаметров дренирующей сваи, с помощью технологического кондуктора в скважину опускается герметичный пленочный пенал длиной 3,5…5 метров, диаметром на 0,25…0,35 метра больше диаметра скважины для временного крепления и уплотнения грунта стенок скважины, оборудованный вентилем и манометром контроля давления сжатого воздуха, наполняется сжатым воздухом высокого давления, убирается технологический кондуктор, затем по оси расположения дренирующих свай закрытой проходкой из смотровых колодцев прокладывают проектную дренажную канализацию с прорезкой скважин над слоем водонепроницаемого грунта с использованием пластмассовых труб диаметром 150…250 мм, которые имеют перфорацию в лотковой их части, а после завершения прокладки проектной дренажной канализации выпускают сжатый воздух из герметичных пленочных пеналов и вынимают их из скважин, устанавливают в скважину загрузочную трубу для наполнения скважины местным грубодисперсным грунтом, которая состоит из цилиндрической части с диаметром на 0,1…0,15 метра меньше диаметра скважины и длиной 3,5…5 метров, а верхнюю часть выполняют конусообразной, высотой 0,5…0,6 метров с диаметром вверху на 0,45…0,55 метра больше диаметра скважины, а устье скважины на глубину 0,3…0,4 метра заполняют с уплотнением местным пылевато-глинистым грунтом.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 представлен план-схема противофильтрационного вертикального дренажа из дренирующих свай;

- на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1;

- на фиг. 3 представлена технологическая схема временного крепления и уплотнения грунта стенок скважин герметичным пленочным пеналом, наполненным сжатым воздухом высокого давления;

- на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3;

- на фиг. 5 представлена технологическая схема устройства дренажной канализации закрытой проходкой с прорезкой скважин в нижней зоне водоносных слоев оползневого склона над кровлей слоя водонепроницаемого грунтового массива;

- на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5;

- на фиг. 7 представлена технологическая схема заполнения скважин местным грубодисперсным грунтом;

- на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. 7.

Закрепление дисперсного грунта 1 оползневого склона 2 предлагаемым способом осуществляют устройством дренирующих свай 3 в скважинах 4 диаметром 0,4…0,8 метра с глубиной бурения 8…12 метров в водоносных слоях дисперсного грунта 1 с врезкой скважин 4 в слой водонепроницаемого грунта 5 на глубину 0,2…0,3 метра. Дренирующие сваи 3 располагают с шагом 1,5…3 метра вдоль верхней границы 6 оползневой плоскости скольжения 7, но не ближе трех диаметров дренирующей сваи 3. С помощью технологического кондуктора 8 в скважину 4 опускается герметичный пленочный пенал 9 длиной 3,5…5 метров, диаметром на 0,25…0,35 метра больше диаметра скважины 4 для временного крепления и уплотнения грунта стенок скважины 4, оборудованный вентилем 10 и манометром 11 контроля давления сжатого воздуха. Герметичный пленочный пенал 9 наполняют сжатым воздухом высокого давления, а затем убирают технологический кондуктор 8. По оси расположения дренирующих свай 3 из смотровых колодцев 12 закрытой проходкой прокладывают, с учетом конкретных гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов 1 и 5, проектную дренажную канализацию 13 с прорезкой скважин 4 над слоем водонепроницаемого грунта 5 с использованием пластмассовых труб 14 диаметром 150…250 мм, которые имеют перфорацию в лотковой их части. Завершив прокладку проектной дренажной канализации 13, выпускают сжатый воздух из герметичных пленочных пеналов 9, вынимают их из скважин 4, устанавливают в скважины 4 загрузочную трубу 15 для наполнения скважин 4 местным грубодисперсным грунтом 16, например пескогравием. Загрузочная труба 15 состоит из цилиндрической части с диаметром на 0,1…0,15 метра меньше диаметра скважины 4 и длиной 3,5…5 метров, а верхнюю часть выполняют конусообразной, высотой 0,5…0,6 метра с диаметром вверху на 0,45…0,55 метра больше диаметра скважины 4. Заполнив основной объем скважин 4 грубодисперсным грунтом 16, их устье на глубину 0,3…0,4 метра заполняют с уплотнением местным пылевато-глинистым грунтом 17.

Под дисперсными грунтами 1 понимаются все виды дисперсных грунтов оползневого склона, под водонепроницаемыми грунтами 5 - плотные пылевато-глинистые грунты, под грубодисперсными грунтами 16 - несвязные дисперсные грунты с размером частиц более 2 мм, обладающие высокой фильтрационной способностью, под пылевато-глинистыми грунтами 17 - насыпные дисперсные грунты.

Таким образом, закрепление дисперсных грунтов в зоне оползневых склонов возвышенных территорий достигается защитой его объема от водонасыщения миграционным притоком подземных вод с помощью самотечного вертикального дренажа предлагаемой конструкции, что позволяет упростить технологию строительных процессов, сократить трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость строительных работ, снизить затраты на строительство и эксплуатацию сооружения.