Спосіб закріплення просадочного ґрунту

Винахід належить до будівництва, зокрема до способів закріплення просадочних ґрунтів з метою підвищення їх міцності. Виконання робіт по закріпленню просадочних ґрун тів у будівництві регламентовано "Руководством по производству и приемке работ при устройстве оснований фундаментов" [НИИОСП им.Н.М.Герсеванова. М. Стройиздат, 1977 с.99-113. п.п.5.20; 5.21]. Грунт закріплюють на проектну глибину заходженнями по зонах. Величина одного заходження l=l+r, де l - довжина перфорованої частини ін'єктра, r радіус закріплення ґрунту. Для суцільного закріплення масиву ґрунту ін'єктори розташовують у плані в шаховому порядку. Відстань між рядами ін'єкторів визначається за формулою: l=1,5r, а відстань між ін'єкторами у ряду за формулою l=1,75r. Радіус закріплення ґрунту від одного ін'єктора визначається у залежності від коефіцієнту фільтрації ґрунту, який вибирається за таблицею та уточнюється дослідними роботами. В однорідних за коефіцієнтом фільтрації ґрунтах закріплення виконують заходженнями зверху униз . Якщо коефіцієнт фільтрації збільшується з глибиною, то закріплення виконують заходженнями знизу увер х. Спосіб, що рекомендований "Руководством", не забезпечує високої ефективності закріплення ґрунту. Відбувається витік частини закріплюючого розчину у порожнину під зоною нагнітання з-за недостатньої герметизації. Крім цього рекомендований спосіб не забезпечує закріплення ґрунтів глибше 20м через значне стискаюче зусилля на глухі ланки труб з боків свердловини. Один з цих недоліків, а саме відвернення витіку частини закріплюючого розчину у порожнину під зоною нагнітання, усувається застосуванням [винаходу за А.С. СРСР №1203192, МПК Е02D3/12, 1986. "Спосіб закріплення просадочного лесового ґрунту"]. Авторами винаходу запропоновано герметизацію ділянки свердловини під кожною зоною нагнітання виконувати за допомогою лідера висотою, що дорівнює 1,2-2,2 радіуса закріплення ґрунту. Герметизація ділянки свердловини над зоною нагнітання виконується за допомогою глухи х ланок тампонажних тр уб. Але аналог не усуває головного недоліку відомих способів закріплення посадочного ґрунту, а саме обмеження глибини через значні зусилля тертя між глухими ланками труб і поверхнею свердловини, які збільшуються з глибиною занурення ін'єктора. Найближчим за технічною суттю і досягнутому результату є [винахід за А.С. СРСР №1444473 "Спосіб закріплення лесового просадочного ґрунту та ін'єктор для його здійснення" МПК Е02D3/12, 1988. Автори пропонують провадити улаштування свердловини у два етапи. На першому етапі одночасно здійснюють улаштування відкритої свердловини на задану глибину і поздовжній концентратор напруги у ній . На другому етапі, через певний відрізок часу, одночасно виконують перекриття зверху свердловини тампонажною трубою і подання під тиском закріплювача. Тампонажна труба у прототип не обмежена за довжиною. Недоліком прототипу є висока трудомісткість виконання робіт ,бо після улаштування свердловини треба витягти інструмент, позагвинчувати глухі робочі ланки труб, потім встановити ін'єктор на потрібну глибину і тільки після цього подати закріплювач у зону закріплення. Стосовно створення поздовжнього концентратора напруг у стінках свердловини. Цей захід хоча трохи знижує опір при забиванні ін'єктора, і закріплення ґрунту може бути виконане на глибину до 60-70 метрів, однак при цьому погіршується рівномірність розподіляння закріплювача у зоні нагнітання. Перед винахідниками було поставлене технічне завдання - забезпечити ефективне закріплення просадочного ґрунту на глибину до 200 метрів шляхом нагнітання закріплювача за одне заходження ін'єктора, а також забезпечити рівномірність розподіляння закріплювача у зонах нагнітання. Спосіб включає улаштування свердловини, утворення в ній зон нагнітання з герметизацією над і під кожною зоною ділянок свердловини. При цьому суттєво зменшують висоту тампонування над зоною нагнітання, яка знаходиться у межах від одного до двох радіусів закріплення, а поперечний розмір тампонажної ланки встановлюють у межах 1,05-1,30 від поперечного розміру лідера ін'єктора. Герметизація під зоною нагнітання здійснюється лідером ін'єктора, поперечні розміри якого більше розмірів перфорованої ланки, але менше розмірів тампонажної ланки. Поперечні розміри інвентарних бурових ланок, що йдуть за тампонажною ланкою, встановлюють у межах 0,85-0,95 від поперечних розмірів тампонажної ланки. Заявлений спосіб здійснюється з використанням недефіцитних матеріалів з застосуванням стандартного обладнання і методів контролю. Спосіб здійснюють таким чином: Беруть проби ґрунту з масиву, що закріплюється, і розраховують радіус і глибину закріплення просадочного ґрунту за стандартною методикою. Визначають висоту тампонування над зоною нагнітання, яка не повинна перевищувати двох розрахункових радіусів закріплення ґрунту, при цьому поперечні розміри тампонажної ланки не повинні перевищувати 1,3 і бути меншими 1,05 поперечних розмірів лідера ін'єктора. Готують інвентарні бурові ланки, поперечні розміри яких не повинні перевищувати 0,95 від поперечного розміру тампонажної ланки. Приклад конкретного виконання способу наведено на кресленні. Після визначення радіуса і глибини закріплення масиву у ґрунті утворюють свердловину 1 глибиною , що перевищує глибину вер хньої зони 2 закріплення ґрунту на 2/3 довжини лідера ін'єктора 9, герметизують ділянку свердловини над зоною закріплення за допомогою тампонажної ланки 4 . довжина якої не перевищує двох радіусів закріплення ґрунту 6. Провадять нагнітання закріплювача у зону 2. Ці операції провадять послідовно по черговим зонам 3 на повну глибину закріплення посадочного масиву. Заглиблення та герметизацію ділянки свердловини під кожною зоною закріплення здійснюють на глибину, що дорівнює двом радіусам 6 закріплення ґрунту. Спосіб здійснюється за допомогою забивного ін'єктора , що має перфоровану ланку 7, з'єднувальні ніпелі 5, тампонажну ланку 4, глухі інвентарні ланки 8 над тампонажною ланкою і лідер 9 під перфорованою ланкою 7 з конічним наконечником 10. При цьому інвентарні глухі ланки і лідер 9 мають діаметр, що перевищує діаметр перфорованої ланки 7. При зануренні ін'єктора у ґрунт тампонажна ланка 4 і лідер 9 герметизують ділянки свердловини над і під перфорованою ланкою 7. Після нагнітання у кожну зону закріплюючого розчину нижній кінець лідера 9 розташовується у незакріпленому ґрунті нижче зони поширення розчину. Довжина лідера 9 та ділянки, що герметизується ним дорівнює двом радіусам 6 закріплення ґрунту. Цим запобігається утворення шпарин та скорочується витрата закріплюючого розчину. За допомогою заявленого способу здійснювалося закріплення ґрунту основини фундаменту Нікопольського тубдиспансера у Дніпропетровській області. Розрахунковий радіус закріплення для лесового просадочного ґрунту другої категорії був визначений r=0,75м. Поперечні розміри тампонажної ланки дорівнювали D=0,08м при поперечних розмірах лідера ін'єктора D=0,075м. Поперечні розміри інвентарних бурових тр уб складали D=0,07м. Поперечні розміри перфорованої ланки 7 складали D=0,065м. Занурення інструменту здійснювалося за допомогою пневмоударника П-105. Швидкість занурення дорівнювала 1м/хв., що ви ще ніж у прототипу у два рази. Закріплення ґрунту здійснювалося заходженнями зверху униз. Було виконано 640 свердловин. Контрольне обстеження об'єкту, що було проведено після закінчення будівництва, показало його відповідність нормативним вимогам і проектним рішенням.