УДК 624

РАБОТЫ ПО ИСКУССТВЕННОМУ ЗАМОРАЖИВАНИЮ ГРУНТОВ

Дудник Анастасия Евгеньевна1, Савельев Денис Владимирович2
1Донской государственный технический университет, к.т.н., доцент кафедры Геодезия
2Донской государственный технический университет, старший преподаватель кафедры Геодезия

Аннотация
Искусственное замораживание грунтов - сложный технологический процесс. Необходим при строительстве гидротехнических объектов, при возведении подземных сооружений и прокладке тоннелей в сложных геологических условиях, при закладке шахт и в метростроении. Технологический процесс проводится в несколько этапов и имеет ряд особенностей.

Ключевые слова: , ,


Рубрика: 25.00.00 НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Библиографическая ссылка на статью:
Дудник А.Е., Савельев Д.В. Работы по искусственному замораживанию грунтов // Современные научные исследования и инновации. 2021. № 10 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2021/10/96703 (дата обращения: 06.12.2021).

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:

  1. При глубине замораживания, достигающей 100 метров есть определенные ограничения на процентное соотношение дополнительных скважин.
  2. Нельзя медлить с погружением замораживающих колонок. Мероприятие должно осуществляться сразу же после завершения бурения.
  3. После проведения полного комплекса монтажных работ рассольная сеть подлежит тщательной промывке и последующим испытаниям.
  4. Необходимо держать под неусыпным контролем обеспечение свободного подъема влаги, для чего обустраиваются специальные разгрузочные скважины.
  5. 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.
  6. 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
  1. 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
  2. Хрусталев Л.Н. Основы геотехники в криолитозоне. – М.: Изд-во МГУ, 2005. – 544 с.
  3. 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

Все статьи автора «Дудник Анастасия Евгеньевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация