|
Устройство битумной противофильтрационной завесы включает следующий комплекс работ: бурение и оборудование скважин, испытание их на удельное водопоглощение, приготовление битумных мастик, асфальтовых растворов и эмульсий, нагнетание их под давлением в грунт и, наконец, контроль за качеством работ. Сечение скважин должно обеспечивать необходимый расход инъецируемого материала, и обычно их диаметр назначают в пределах 66-115 мм. Расстояние между скважинами в скальных породах ориентировочно можно принимать по рекомендации Б. П. Шрейбера:  В скальных грунтах с раскрытием трещин до 60 мм при среднем давлении нагнетания 0,8-1 МПа и максимальном давлении до 2,5 МПа радиус распространения битума составляет 6-10 м, а при раскрытии трещин до 2,5-3 мм при среднем давлении 0,8-1,5 МПа и максимальном давлении до 3 МПа этот радиус составляет 2,5-3 м. Заиленные гравийно-галечные отложения битумизируются при давлении 0,5-0,6 МПа с радиусом распространения битума до 1,75 м. В устье скважины перед нагнетанием битума устанавливают тампонную трубу длиной около 2 м (рис. 4.1). Кольцевое пространство между стенками скважины и трубы заполняют пеньковым тампоном толщиной 0,1-0,2 м и сверху заливают цементным раствором. Битум нагнетают в скважину инъектором, соединенным с тампонной трубой фланцем. Для компенсации тепловых потерь разогретого битума на пути от котла до трещин в породе, а также для разогрева битума в скважине до жидко-текучего состояния при повторном его нагнетании каждую скважину оборудуют греющим устройством. Существует несколько способов прогрева скважин. Простейший из них - это прогрев скважины циркулирующим теплоносителем (соляровым маслом, водой), нагретым до нужной температуры в котлах (рис. 4.1,а). Однако этот способ не обеспечивает равномерности прогрева скважины по ее глубине, что приводит к неоднородности процесса битумизации. В связи с этим предпочтительнее осуществлять прогрев битума электронагревательным оборудованием (рис. 4.1,6 и в). 
Рис. 4.1. Оборудование скважин для горячей битумизации горных пород а - системой труб с циркулирующим теплоносителем; б - трубным инъектором; в - двухветвистым нагревателем: 1 - манометр; 2 - подача битума; 3 - термометр, 4 - охлажденный теплоноситель; 5 - подача горячего теплоносителя; 6 - цементный раствор; 7 - тампонные трубы; 8 - пеньковая забивка; 9 - колонна труб; 10 - к клеммам трансформатора; 11 - натяжная рама; 12 - пружины; 13 - изолятор; 14 - провод; 15 - двухветвистый нагреватель; 16 - направляющий груз Для скважин с минимальным диаметром 66 мм и глубиной 10-40 м при любом их наклоне применяют трубный инъектор с нагревателем, состоящий из звеньев труб длиной до 2 м и диаметром 38 мм (рис. 4.1,6). Внутри колонны труб проходит 7 - миллиметровый провод, прикрепленный к ее нижнему концу пружинами. В пределах рабочей зоны звенья инъектора имеют отверстия диаметром 16-28 мм. Для прогрева вертикальных скважин А. И. Мирским был предложен двухветвистый нагреватель (рис. 4.1, в). Нагнетанию битумных материалов предшествуют испытание скважины на удельное водопоглощение и контрольное нагнетание. При контрольном нагнетании устанавливают на характерных участках шаг скважин, давление нагнетания, расход инъецируемого материала, количество циклов и перерывы между ними. Расход битума Q, л/мин, при битумизации скальных пород с удельным водопоглощением q>0,2 л/мин можно определять по эмпирической формуле А. И. Мирского  (4.1) Битум перед началом нагнетания разогревают в битумоварочных котлах до жидко-текучего состояния при температуре около 200° С. При варке битум обезвоживается. В скважину битум подается плунжерным насосом, развивающим давление до 12МПа. Различают первичное и повторное нагнетание битума. Поскольку при остывании и затвердевании битума в трещинах его объем уменьшается на 8-11%, битум нагнетают с перерывами в несколько приемов и циклов, с предварительным его прогревом перед каждым циклом. Так, производственные опыты, проведенные Б. П. Шрейбером при раскрытии трещин до 60 мм, показали, что нагнетание следует осуществлять не менее чем в три цикла, а иногда даже в семь циклов с общей продолжительностью 18-25 ч, а при раскрытии трещин до 2,5-Змм цродолжительность нагнетания нужно увеличивать до 30 ч. Первичное нагнетание осуществляют при максимальном ходе плунжера насоса в целях более быстрого заполнения пустот. При этом закачивают 50-80% общего объема битума, заполняющего сначала крупные трещины, имеющие малое сопротивление. Нагнетание битума обычно сопровождается постепенным ростом давления в системе. Если в процессе битумизации в течение некоторого времени не наблюдается роста давления, то, закачав в скважину 30-50% расчетного количества битума, нагнетание прекращают на период, необходимый для его остывания в пустотах. Нагнетание прекращают и в случае прорыва битума на поверхность земли или в соседнюю скважину. Повторное нагнетание производят после перерыва, в течение которого битум в трещинах остынет и произойдет его «усадка». Битумизацию грунта считают законченной, если после нагнетания расчетного количества битума и поддержания максимального давления в скважине в течение 2-4 ч расход его становится постоянным, не более чем на 5% превышающим расчетный. Для придания битумной завесе механической прочности и теплоустойчивости следует нагнетать вместо чистого битума битум с добавкой порошкообразных минеральных наполнителей и известняка, доломита, цемента (при битумизации тонких трещин) или мелкого песка либо асбеста (при битумизации крупных трещин). В процессе битумизации ведут непрерывный контроль за качеством ее выполнения, учитывают и сопоставляют с расчетным количество инъецируемого в скважину материала, а также число повторных нагнетаний в каждую скважину.
Чураков А.И. Производство специальных работ в гидротехническом строительстве. Учеб. пособие для вузов. М., Стройиздат,1976. |