Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к сниП 02. 01-83) Часть 1
| Вид материала | Документы |
СодержаниеРаздел 6. ИСКУССТВЕННОЕ ЗАМОРАЖИВАНИЕ ГРУНТОВ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Оборудование, материалы, производство работ. бурение скважин |
- Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к сниП 02. 01-83), 5989.06kb.
- Технология и устройство оснований и фундаментов. Последовательность технологических, 925.54kb.
- Пособие по строительству асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог, 2148.62kb.
- Курс считается освоенным при условии успешного прохождения итогового теста., 378.91kb.
- Мдс 21 98 пособие к сниП 21-01-97, 2458.49kb.
- Наименование программы Виды работ* Курсы по строительству бс-01, 118.49kb.
- Технологическая карта, 182.74kb.
- Предотвращение распространения пожара пособие к сниП 21-01-97 "пожарная безопасность, 1305.48kb.
- Учебное пособие 2007 Рецензенты: к т. н., проф. Малый И. Н. Кафедра "Промышленное, 4429.37kb.
- Методическое пособие к сниП 12-03-2001 "Безопасность труда в строительстве. Часть Общие, 6780.45kb.
Раздел 6. ИСКУССТВЕННОЕ ЗАМОРАЖИВАНИЕ ГРУНТОВ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
6.1. Искусственное замораживание грунтов следует предусматривать в сложных гидрогеологических условиях преимущественно как способ временного укрепления водонасыщенных грунтов путем образования прочного и водонепроницаемого ледогрунтового ограждения с замкнутым контуром при строительстве подземных сооружений и устройстве фундаментов глубокого заложения.
Сущность способа искусственного замораживания заключается в образовании ограждения (кругового, прямоугольного или иного очертания) из замороженного грунта, препятствующего прониканию грунтовой воды или водонасыщенных неустойчивых грунтов в выработку при производстве горных или строительных работ. Это искусственное ограждение воспринимает давление окружающего грунта, а также гидростатическое давление грунтовых вод.
6.2. По контуру выработки через толщу водоносных грунтов бурят скважины с заглублением в водоупорный слой на 2-3 м. В скважины опускают замораживающие трубы (колонки). Нижний конец их, имеющий форму конуса, герметически заваривают. В колонку опускают трубы меньшего диаметра (называемые питающими трубами) с открытым нижним концом, не доходящим до дна замораживающих колонок на 40-50 см.
При отсутствии естественного водоупорного слоя его создают искусственным путем - замораживанием слабых водонасыщенных грунтов внутри контура выработки с помощью колонок локального замораживания.
6.3. Искусственное замораживание грунтов производят холодоносителем (рассолом) циркулирующим в рассолопроводах и замораживающих колонках.
Вид, концентрация и температура холодоносителя должны быть определены проектом в зависимости от засоленности, скорости и температуры грунтовых вод. Как правило, в качестве холодоносителя следует использовать раствор хлористого кальция, обладающего способностью оставаться жидким при отрицательных температурах. На замораживающей станции рассол охлаждают и затем насосом нагнетают в распределитель. Отсюда холодный рассол равномерно расходится по питающим трубам замораживающих колонок. Достигнув дна колонки, рассол под давлением, создаваемым насосом, поднимается вверх по кольцевому пространству между питающей трубой и замораживающей колонкой, омывая внутренние стенки замораживающих колонок. При этом происходит теплообмен: рассол отнимает тепло у грунта, окружающего колонку, понижает его температуру и постепенно замораживает грунт. Затем рассол поступает в коллектор, а из него - на замораживающую станцию, где происходит его охлаждение, и цикл повторяется.
6.4. С течением времени вокруг каждой колонки образуется массив замороженного грунта цилиндрической формы. При дальнейшем замораживании объем замороженных цилиндров увеличивается, и они смерзаются между собой в сплошной массив вокруг выработки. Чтобы массив не размораживался, холодильная станция работает в течение всего периода, необходимого для окончания всех строительно-монтажных работ под его защитой.
6.5. Время, необходимое для образования замороженного массива, зависит от гидрогеологических условий, числа замораживающих колонок, мощности холодильной установки, температуры циркулирующего рассола, требуемой проектной толщи массива из замороженного грунта, скорости движения подземных вод и других факторов. Таким образом, технологическая сущность способа замораживания грунтов заключается в искусственном изменении некоторых физических свойств грунтов (прочности, устойчивости, водонепроницаемости и др.).
ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ, ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ. БУРЕНИЕ СКВАЖИН
6.6. Бурение скважин должно производиться в строгом соответствии с проектом.
Разбивку осей скважин под замораживающие колонки следует производить от основных осей сооружения. Допустимое отклонение от проекта ±5 см.
Для бурения скважины под замораживающие колонки могут применяться установки ударного и вращательного способов бурения. При вращательном способе бурения с глинистым раствором скважина должна быть ниже глубины замораживания на величину отстоя шлама, но не менее 1 м.
В процессе бурения скважин под замораживающие колонки необходимо принимать меры для предупреждения отклонений скважины от проектного направления установкой кондукторов и соблюдением режима бурения. Максимальные отклонения скважин, а, устанавливаются проектом, но не должны превышать:
для вертикальных скважин глубиной до 50 м - 1 % их глубины H;
при глубине свыше 50 м по формуле a = 0,5 + 0,002H;
для наклонных - 2 %.
Замер кривизны производится через каждые 30 м. При глубине скважин до 50 м для измерения кривизны можно пользоваться теодолитом с эксцентренной трубой, а глубже - инклинометрами ВНИМИ-И-447Д и ВДГ*.
* Николаенко В. Г., Соловьев В. Н. Маркшейдерские работы при сооружении вертикальных стволов. - М.: Недра, 1977.
В случае отклонения скважины от проектного направления свыше допустимого надлежит исправить кривизну с применением кривых переводников или пробурить скважину вновь. Как исключение допускаются к приемке скважины, пробуренные с отклонением от проектного направления, если фактическое положение смежных, также отклонившихся скважин, обеспечит своевременное смыкание и проектную толщину ледогрунтовой стенки.
В проекте может быть предусмотрено бурение дополнительных замораживающих скважин в количестве не более 10 % их общего числа при глубине замораживания до 100 м и не более 20 % при глубине замораживания свыше 100 м, для наклонных - соответственно 20 и 25 %.
Для бурения скважин вращательным способом преимущественно пользуются станками ЗИФ-650А, ТУНБ-150 и др. Эти станки удобны для бурения скважин под любым углом к горизонту.
Для бурения вертикальных замораживающих скважин вращательным способом с промывкой скважин глинистым раствором применяют станки УРБ-ЗАМ, СБУ-150-ЗИВ, ЗИФ-650А, ЗИФ-300М и др.
При бурении вертикальных скважин большое распространение получил станок вращательного бурения со сплошным и кольцевым забоем и промывкой глинистым раствором марки УРБ-ЗАМ (установка разведочного бурения). Технические характеристики станков вращательного бурения приведены в прил. 30 (табл. 1).
Установка УРБ-ЗАМ представляет собой компактный агрегат, основные механизмы которого смонтированы на грузовой автомашине марки МАЗ-200.
6.7. Ударный способ применяют для бурения вертикальных скважин. Грунты в забое скважины при ударном способе бурения разрушаются ударами долота, присоединяемого к бурильным трубам и канатам.
Для бурения замораживающих скважин ударным способом применяют преимущественно станки типа УКС-22М, УКС-30М и др. Техническая характеристика ударно-канатных станков приведена в прил. 30 (табл. 2).
6.8. При бурении замораживающих скважин вид и параметры промывочной жидкости определяются проектом производства работ в зависимости от характеристики пересекаемых пород.
Одним из основных условий для успешного ведения буровых работ является высокое качество глинистого раствора, который должен:
выносить на поверхность разбуренные частицы грунта;
удерживать разбуренные частицы грунта во взвешенном состоянии, препятствуя осаждению их и как следствие прихватку инструмента (бурового снаряда);
глинизировать стенки скважины для поддержания их устойчивости, особенно при прохождении слабых грунтов;
оказывать гидростатическое давление на стенки скважины для предохранения их от обвала;
удерживать гидростатическое давление воды в породах;
охлаждать режущий инструмент;
задерживать выпадение частиц грунта в скважине при остановке циркуляции.
6.9. Глинистый раствор при температуре плюс 15 °С должен иметь следующие свойства:
удельный вес - 1,15-1,25 г/см3 по ареометру;
вязкость - 20-25 с по стандартному полевому вискозиметру типа СПВ-5;
коллоидальность - 95-97 % по градуированному стеклянному цилиндру емкостью 100 см3;
содержание песка не выше 4-5 % по отстойнику Лысенко.
6.10. Для приготовления глинистого раствора используют глиномешалки горизонтальные вместимостью 1-4 м3 и вертикальные вместимостью 0,3-0,7 м3. Частота вращения глиномешалки не должна превышать 35-40 об/мин.
Таблица 41
| Удельный вес глинистого раствора, г/см3 | Содержание глины в растворе, % | Потребное количество на 1 м3 раствора | |
| глины в воздушно-сухом состоянии | воды, л | ||
| 1,14 | 20 | 230 | 910 |
| 1,17 | 25 | 290 | 880 |
| 1,2 | 30 | 360 | 840 |
| 1,24 | 35 | 430 | 810 |
| 1,29 | 40 | 520 | 770 |
Соотношение глины и воды на 1 м глинистого раствора указано в табл. 41.
При бурении скважин очень часто используют естественные промывочные жидкости, которые образуются в процессе бурения. При этом возможны два случая: когда перед бурением приготавливают некоторое количество (20-30 м3) промывочной жидкости, которая в процессе бурения обогащается разбуренной породой и дальнейшее бурение осуществляется на естественном растворе, и когда в верхней части геологического разреза залегают глины.
В последнем случае бурение начинается на воде, а промывочная жидкость образуется в процессе бурения.
Применение бурения на естественных промывочных жидкостях обусловливается наличием в геологическом разрезе значительных пластов глин, суглинков, глинистых мергелей, глинистых сланцев и других им подобных пород.
Важным требованием при бурении с естественными промывочными жидкостями является обеспечение хорошего контроля за их качеством и осуществление при необходимости регулировки свойств промывочной жидкости добавлением в нее воды и обработкой химреагентами.
Кроме того, в процессе и после окончания бурения необходимо следить за состоянием каждой скважины.
Если стенки скважины устойчивы, не обрушаются и спуск труб замораживающей колонки на проектную глубину проходит нормально, без остановок (что возможно при качественной глинистой корке), то состав жидкости является приемлемым.
В противном случае необходимо срочно принимать меры по улучшению качества промывочной жидкости обработкой ее химреагентами или заменой на искусственную жидкость из хороших глин.
6.11. Скважины разбивают по контуру выработки (окружности или прямоугольнику). Для создания правильного направления при бурении скважин в устье каждой скважины устанавливают и надежно закрепляют в грунте направляющие трубы-кондукторы. Все работы должны производиться под наблюдением геодезиста (маркшейдера).
6.12. Скорость восходящего потока глинистого раствора принимают в пределах 0,3-0,5 м/с и более в зависимости от увеличения скорости бурения. Количество глинистого раствора, требуемого при бурении скважин, определяется проектом.
6.13. При бурении скважин следует руководствоваться Производственной инструкцией по безопасным методам работ для рабочих, обслуживающих буровые установки при бурении замораживающих и технических скважин (М.: Изд-во Шахтспецстроя, 1976).
Производство работ по бурению скважин должно осуществляться в соответствии с геолого-техническим нарядом, а его отработка выполняется на первых 3-5 скважинах.