В некоторых ситуациях, например, при сооружении гидротехнических объектов, при возведении подземных сооружений и прокладке тоннелей в сложных геологических условиях, при закладке шахт и строительстве емкостей под землей и в метростроении, необходимо производить работы по замораживанию грунтов.
Технологический процесс проводится следующим образом. Разбивку осей под замораживающие колонки следует производить от основных осей сооружения. Допустимое отклонение от проекта -5 см. Для бурения скважин под замораживающие колонки применяют установки ударного, вращательного, турбинного и комбинированного способов бурения. При вращательном способе бурения с глинистым раствором скважина должна быть ниже глубины замораживания на величину отстоя шлама, но не ниже 1 м. В процессе бурения скважин под замораживающие колонки необходимо принимать меры для предупреждения отклонений скважины от проектного направления путем установки кондукторов. Максимальные отклонения устанавливаются проектом, но не должны для вертикальных скважин превышать 1% их глубины, для наклонных – 2%. При отклонении скважины от проектного направления свыше допустимого исправляют кривизну или пробуривают скважину вновь. Замораживающие колонки погружают немедленно по окончании бурения скважины. Перед спуском в скважину внутреннюю часть трубы очищают. Стык каждой наращиваемой трубы и башмака замораживающей колонки перед опусканием в скважину подвергают гидравлическому испытанию на герметичность давлением 2,5 МПа. Кроме того, герметичность колонки проверяют наблюдением за уровнем залитой в нее жидкости. Колонка считается герметичной, если в трехдневный срок уровень жидкости в ней изменяется не более чем на 3 мм. В процессе монтажа холодильной установки проводят индивидуальное гидравлическое или пневматическое испытание устанавливаемых аппаратов с освидетельствованием и регистрацией их в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Госгортехнадзором России. По окончании монтажа холодильной установки и трубопроводов хладоагента испытывают систему в целом сжатым воздухом под давлением 1,2 МПа для всасывающей и 1,8 МПа для нагнетательной стороны. Монтаж системы считается выполненным, если в течение первых 6 ч давление в системе снижается не более чем на 10 %, а в течение остального времени остается постоянным.
После монтажа рассольную сеть промывают водой, а затем испытывают гидравлическим давлением, в 1,5 раза превышающим рабочее, но не меньшим, чем 0,6 МПа. Сеть считается пригодной для эксплуатации, если в течение 15 мин давление опрессовки не изменяется и при осмотре сети не обнаружено течи в соединениях и трубах. При заполнении рассольной сети холодоиосителем из замораживающих колонок и трубопроводов удаляют воду, оставшуюся после гидравлического испытания. Рассол пропускают через сетку с отверстиями 0,5-1 мм. Замораживающие колонки, если порядок их включения в работу не оговорен проектом, вводят в эксплуатацию в период до 5 сут. Включение колонок в работу группами допускается только при соответствующем обосновании, при этом в первую очередь вводят в действие смежные колонки, имеющие наибольшие отклонения в разные стороны. При эксплуатации замораживающих колонок устанавливают контроль питания их рассолом. Температура выходящего из колонки рассола при установившемся режиме не должна отличаться более чем на 3 °С от температуры рассола, измеренной в распределителе (на каждые 100 м глубины замораживания). Работа замораживающей станции и подача рассола в замораживающие колонки должна быть непрерывной в течение всего периода активного замораживания грунта. Работа замораживающей станции после создания ледогрунтового ограждения должна обеспечивать его сохранение по режиму, установленному проектом. В процессе замораживания водоносных пластов, заключенных между глинистыми прослойками, постоянно контролируют обеспечение свободного подъема грунтовых вод через разгрузочные скважины. Достижение проектных размеров и сплошность ледогрунтового ограждения устанавливают по следующим данным: наличие отрицательной температуры на разных глубинах во всех термометрических скважинах, расположенных в пределах ледогрунтового ограждения; подъем уровня воды в гидрологических наблюдательных скважинах в замкнутом контуре; стабильность температуры рассола. По достижении проектных размеров и сплошности ледогрунтового ограждения организация, проектировавшая это ограждение, уточняет режим работы замораживающей станции и рассольной сети для поддержания проектных размеров и температуры ледогрунтового ограждения на срок до окончания всех работ, проводимых под его защитой.
В итоге использованная технология способствует улучшению характеристики слабых водонасыщенных грунтов. К примеру, данную технологию часто используют для скальных, глинистых и прочих пород за исключением тех, в которых присутствует движение грунтовых вод со скоростью, превышающей 200м/с.
Есть, так же, и определенные ограничения, рекомендации, которые в обязательном порядке выполняются главным инженером, в полной мере несущим ответственность за конечный результат процесса. Некоторые из них заслуживают более внимательного рассмотрения:
- При глубине замораживания, достигающей 100 метров есть определенные ограничения на процентное соотношение дополнительных скважин.
- Нельзя медлить с погружением замораживающих колонок. Мероприятие должно осуществляться сразу же после завершения бурения.
- После проведения полного комплекса монтажных работ рассольная сеть подлежит тщательной промывке и последующим испытаниям.
- Необходимо держать под неусыпным контролем обеспечение свободного подъема влаги, для чего обустраиваются специальные разгрузочные скважины.
- Успех мероприятия зависит не только от грамотного проектного решения, но и от постоянного контроля за многочисленными данными, касающимися функционирования системы. Надо обеспечивать определенную температуру холодоносителя, фиксировать изменения уровня воды в созданных для этого гидрологических скважинах.
- Существуют определенные ограничения на выемку грунта, которая осуществляется при положительной температуре. При проведении мероприятия надо обеспечить надежную защиту ледогрунтовых стенок от пагубного воздействия солнца и возможных осадков.
Технология заморозки грунта, на первый взгляд, кажется простой. Но практика показывает, что проведение часто сопровождается непредвиденными ситуациями, которые требуют высокой квалификации специалистов, привлеченных к проектированию или непосредственному выполнению работ по замораживанию.
Библиографический список
- Моделирование динамики температурного поля грунтов основания здания в криолитозоне / А.В. Гласко, А.А. Федотов, Н.И. Сидняев, П.В. Храпов, Ю.С. Мельникова // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование». 77-30569/274059. № 12. 2011. http://technomag.edu.ru
- Хрусталев Л.Н. Основы геотехники в криолитозоне. – М.: Изд-во МГУ, 2005. – 544 с.
- К вопросу о типовых технических решениях по основаниям и фундаментам для криолитозоны / А.П. Попов, В.И. Милованов, В.В. Жмулин, В.А. Рябов, М.А. Бережной // Инженерная геология. – 2008. – № 3. – С. 22–39.
Количество просмотров публикации: Please wait