Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАМАЧИВАНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при проектировании оснований для зданий и сооружений, уплотняемых предварительным замачиванием грунта.

Известен способ замачивания грунта, включающий изготовление котлована, скважин, устройство противофильтрационной завесы путем изготовления по контуру застраиваемой площадки траншеи, производство глубинных взрывов и заполнение котлована водой [Гончарова Л.В. Основы искусственного улучшения грунтов. - М.: изд-во Моск. Ун-та, 1973, с.89, рис.296 - прототип]. По своей сущности способ наиболее близок к заявляемому и выбран в качестве прототипа. Недостатком этого способа является необходимость производства глубинных взрывов, а также то, что процесс полного промачивания толщи просадочного грунта занимает значительное время - от 1 до 2 месяцев в зависимости от грунта.

Технической задачей, решаемой изобретением, является уменьшение сроков промачивания толщи просадочного грунта. Для этого в способе замачивания грунта, включающем изготовление котлована, устройство противофильтрационной завесы, заполнение котлована водой, противофильтрационную завесу устраивают путем вдавливания в грунт по контуру застраиваемой площадки инъекторов и подачи через них под давлением водно-цементного или песчано-цементного раствора, а для заполнения котлована водой инъекторы для замачивания вдавливают в грунт, располагая равномерно внутри образованной противофильтрационной завесой зоны, и нагнетают через них воду под давлением, при этом подачу воды осуществляют после твердения раствора.

Просадочный грунт может рассматриваться как пористое тело. Одной из основных гидродинамических характеристик пористого тела является его проницаемость - свойство пропускать жидкости и газы. Коэффициент проницаемости для данной структуры, характеризующий проницаемость тела, является величиной постоянной. Проницаемость является суммарной или средней характеристикой пропускной способности пористого тела, пронизанного множеством капилляров. Обычно общее сечение капилляров принимают равным пористости тела П, которая зависит от геометрического характера пор, зернистости грунта, его упаковки и т.д. В общем случае пористость определяется выражением: П=(V₁/V) 100%, где V₁ - объем пор в общем объеме материала V.

Скорость прохождения жидкости, например воды, через пористое тело определяется не только ее фильтрационными свойствами, но и перепадом давления между сечениями. С увеличением разности давлений возрастает массовая скорость потока жидкости. Таким образом, управлять процессом замачивания грунта можно либо за счет изменения пористости тела, например уплотнения, полного заполнения пор, разрыхления, либо за счет давления подаваемой жидкости.

Рассмотренные свойства используют при реализации заявляемого способа замачивания грунта: уменьшение проницаемости грунта путем устройства противофильтрационной завесы осуществляется за счет инъекции в грунт водно-цементного или песчано-цементного раствора под большим давлением через инъекторы, вдавленные в грунт по контуру застраиваемой площадки, а увеличение скорости замачивания - за счет давления воды, подаваемой затем через инъекторы, вдавленные в грунт равномерно внутри образованной противофильтрационной завесой зоны.

Способ замачивания грунта поясняется фиг.1. В котловане 1 по его периферии по контуру застраиваемой площадки вдавливанием в грунт установлены инъекторы 2 для устройства противофильтрационной завесы. Внутри образованной противофильтрационной завесой зоны вдавливанием в грунт равномерно установлены идентичные инъекторы 3 для замачивания грунта методом высоконапорного нагнетания в них воды, то есть под давлением.

Способ осуществляют следующим образом. Изготавливают котлован, по периферии которого по контуру застраиваемой площадки вдавливают в грунт инъекторы для устройства противофильтрационной завесы и подают через них сначала небольшое количество воды для облегчения процесса прохождения раствора, а затем уплотняющий водно-цементный или песчано-цементный раствор под давлением 300-500 кПа, которое зависит от прочности структуры грунта. Затем осуществляют выдержку в течение 2-4 суток до полного затвердевания раствора, устраивая тем самым противофильтрационную завесу. Для замачивания грунта используют идентичные инъекторы, которые равномерно с шагом, зависящим от фильтрационных характеристик грунта и требуемого времени замачивания, вдавливают в грунт внутри образованной противофильтрационной завесой зоны и нагнетают через них воду под давлением около 400 кПа, что определяется используемым оборудованием. Наблюдение за процессом замачивания осуществляют с помощью водомерного прибора и манометра, устанавливаемых на каждый инъектор.

Устройство противофильтрационной завесы целесообразно осуществлять с использованием инъекторов с высоконапорным насыщением грунта раствором. При вдавливании в грунт цилиндрических инъекторов вокруг них образуется система радиальных трещин нормального разрыва. На фиг.2 приведен результат физического моделирования поведения пористого тела вокруг расширяющейся под давлением скважины. Приведенная картина разрушений является результатом не только вдавливания в грунт цилиндрического инъектора, но и внутреннего давления раствора, подаваемого в грунт. Трещины от соседних инъекторов под давлением срастаются, образуя вокруг замачиваемой площадки сплошной замкнутый контур с повышенной проницаемостью при прохождении водно-цементного или песчано-цементного раствора, нагнетаемого в грунт. Начало процесса насыщения водой должно осуществляться только после того, как произойдет твердение раствора.

Натурные эксперименты показали, что использование заявляемого способа позволяет уменьшить время замачивания грунта, которое в зависимости от свойств грунта составило от 1 до 3 суток. Существенным преимуществом заявляемого способа является также отсутствие техногенной микросейсмики и побочного замачивания, а значит, возможность использования его в условиях стесненной строительной площадки, рядом с построенными и введенными в эксплуатацию зданиями и сооружениями.