Стадии проектирования сооружения тонких противофильтрационных и противосуффозионных завес
Проектирование тонких противофильтрационных и противосуффозионных завес осуществляется на основе проекта конструкции завесы, включающего плановое расположение завесы, заданную глубину завесы, с учетом врезки ее в водоупорный слой грунта, заданный коэффициент фильтрации материала завесы и ее среднюю толщину.
Необходимо различать завесы временные, например, устраиваемые для защиты от затопления строительного котлована, и завесы, рассчитанные на многолетнюю работу. К последним предъявляются более жесткие требования.
Следует указать, что при наличии водоупорного слоя, представленного грудноразмываемыми твердыми глинами, например, юрскими или кембрийскими, имеющими очень высокие значения сцепления, могут быть использованы разные решения.
Первое возможное решение предусматривает искусственное изменение характеристик связных грунтов по трассе завесы.
Так, например, большинство глинистых грунтов при насыщении водой меняет свои характеристики, в том числе уменьшается их сцепление и повышается размываемость при гидродинамическом воздействии.
В таких случаях по трассе завесы пробуривается ряд скважин на всю глубину завесы, скважины промываются от заполняющего их глинистого раствора и заполняются водой. Если грунты выше водоупорного слоя водонасыщенные и уровень подземных вод находится вблизи поверхности, заполнение скважин водой (после их промывки) происходит естественным путем. В иных случаях уровень воды в скважинах поддерживается путем периодического налива. Более эффективным способом является такой, при котором все скважины обсаживаются трубами до глубины водоупорного слоя, в нечетные скважины подается вода, а из четных скважин производится се откачка. В этом случае между смежными скважинами возникает большой градиент напора, и происходит суффозионное разрушение в верхних слом водоупорного грунта по трассе завесы. Расстояние между смежными скважинами определяется суффозионным расчетом и проверяется экспериментально. Указанные работы производятся последовательно, на отдельных небольших участках завесы. В качестве варианта может быть использован также гидравлический разрыв грунта между двумя смежными обсаженными скважинами. После завершения этих работ на участке обсадные трубы должны быть обязательно извлечены из скважин.
Возможно также заполнение скважин слабым раствором соляной кислоты (если это допустимо по экологическим условиям). Соляная кислота (и другие кислоты) интенсифицирует процесс ослабления глинистых грунтов.
Проектированию таких работ должны предшествовать лабораторные исследования с выбуренными образцами глинистых грунтов и полевые эксперименты (например, при геологических исследованиях на трассе завесы). Проектом организации строительства указанные работы должны быть предусмотрены.
Второе возможное решение - это бурение скважин на всю глубину завесы на небольшом расстоянии друг от друга, погружение в них монитора и последовательный струйный размыв прорезей по сквозной схеме только в пределах водоупорного слоя и глинистых прослоек (в случае наличия их в слоистом геологическом профиле выше водоупора). При этом производитвЯ заполнение прорезей (и скважин) глинистым раствором или цементным раствором с низким содержанием цемента. Далее (после затвердевания цемент ного раствора) производится обычный размыв и заполнение секции завесы, длина которой определяется значением характеристики размываемости ов« новных грунтов геологического профиля, причем врезка завесы в водоупор в данном случае будет гарантирована.
Третье возможное решение - это отказ от врезки завесы в водоупор. В случаях, когда водоупор представлен очень твердыми глинами, струйная геотехнология позволяет осуществить тесное примыкание завесы к поверхности водоупора.
При направленном струйном размыве грунта без подъема монитора в течение 2...3 минут (особенно при тупиковой схеме размыва) происходит образование вдоль направления размыва плоского экрана шириной 0,4...0,3 М, плотно примыкающего к поверхности водоупора. В этом случае контактная фильтрация между подошвой завесы и поверхностью водоупорного слоя маловероятна. Такое решение должно быть проверено лабораторным экспериментом либо суффозионным расчетом, то есть градиент напора на днной контактной поверхности не должен превышать критического значения. Последнее указанное техническое решение целесообразно применять, предпочтительно, для временных противофильтрационных завес.
Выбор схемы размыва, определение планового расположения секций и их длины
Сквозная схема обеспечивает возможность непрерывного оперативного контроля над размывом и более экономное расходование раствора, так как здесь отсутствуют тупиковые участки секций. С другой стороны, при сквозной схеме производительность сооружения завесы меньше, чем при тупиковой. Целесообразность принятия сквозной схемы существует в том случае, когда предъявляются высокие требования по водонепроницаемости, то есть но качеству завесы. Подробнее...
Выбор значения скорости подъема монитора
На первой предварительной стадии проектирования работ необходимо принять скорость рабочего подъема монитора vy в зависимости от грунтовых условий. Для несвязных грунтов можно принимать vy = 0,5 м/мин, для суглинков, ориентировочно, vy = 0,2...0,3 м/мин, для глин значение vy можно принимать меньшим, в том числе и очень маленьким, в зависимости от значения сцепления грунта С.
Определение объема раствора, его состава и оборудование насосно-растворного узла
Расход подачи твердеющего раствора Qg определяется, исходя из объема секции завесы W. Значение W определяется с учетом объема технологических скважин. При этом надо учитывать, что технологические скважины пробуриваются примерно, на 1 м глубже подошвы завесы. Это необходимо для размещения в них части головки монитора, находящейся ниже оси размывающей насадки, а также для аккумулирования относительно крупных твердых включений, которые не захватываются восходящим потоком пульпы. Подробнее...
Выбор струйной установки и монитора
Для сооружения тонких противофильтрационных завес целесообразно использовать конструкцию скважинного монитора типа САБ-2 с головкой конструкции. Эта конструкция позволяет наиболее точно ориентировать насадки монитора и фиксировать их в заданном направлении. Значения диаметров проходных отверстий в соединениях секций подводящих труб этого монитора позволяют предельно уменьшить потери давления. Подробнее...
Обустройство трассы завесы и коммуникации
По трассе завесы поверхность грунта должна быть спланирована. Вдоль трассы должна быть устроена строительная дорога для перемещения бурового станка и струйной установки (если она не совмещена с буровым станком). Однако, поскольку перемещение указанных выше механизмов по строительной дороге предполагается одно- или двухразовым, достаточно выполнить покрытие дороги гравийным или щебенчатым. Ширина покрытия должна определяться размером проекции длины бурового станка (струйной установки), установленного на технологическую скважину под углом к оси завесы. Подробнее...
