|
Силикатизацию грунтов, выполняют в соответствии с проектом организации и производства работ. Проект составляют на основу комплекса изысканий по закрепляемому массиву, включающего инженерно-геологическое и гидрогеологическое исследование пород. При изысканиях отбирают образцы грунта, изучая по ним его физико-механические свойства и минеральный состав, определяют уровень грунтовых вод, направление и скорость движения их, коэффициент фильтрации грунта и его пористость, химический состав грунтовых вод и т. д. В проекте по силикатизации должны быть установлены размеры закрепляемого массива, расположение инъекторов в плане и глубина их погружения, состав смесей растворов, режим давления и продолжительность нагнетания на каждой заходке, общий объем закачиваемых растворов, а также объем их на одну заходку, схема производства работ, календарный план и др. При большом объеме работ проводят опытное закрепление грунта через три - пять инъекторов для уточнения радиуса упрочнения, состава смесей растворов и режима нагнетания их в грунт. Работы по силикатизации включают монтаж оборудования и коммуникаций, приготовление раствора рабочей концентрации, забивку и извлечение инъекторов, нагнетание раствора и контроль за качеством упрочнения массива. К работам по силикатизации приступают лишь после опробования в производственных условиях оборудования, установок и коммуникаций. На рабочее место доставляют концентрированный раствор силиката натрия плотностью 1420-1450 кг/м3, разбавляя его здесь в емкости объемом 2-5 м3 до нужной концентрации водой в количестве, определяемом по формуле (6.2). Инъекторы располагают по всей закрепляемой площади рядами с чередованием их в рядах в шахматном порядке (рис. 6.3,а). Расстояние между инъекторами в рядах принимают равным: а =1,75R (6.5) Рис. 6.3. Пересечение зон закрепления а - в плане; б - в разрезе; I - длина перфорированной части инъектора
Расстояние между рядами b=1,5R (6.6)
По мере забивки инъектор наращивают глухими звеньями труб. Отклонение инъектора от вертикали при забивке не должно превышать 20% проектного расстояния между инъекторами. Расшатывание инъектора при забивке недопустимо, так как это ведет к образованию полости в затрубном пространстве и к выходу через нее раствора на поверхность земли. Для забивки наклонных инъекторов применяют направляющие шаблоны. В песчаные грунты инъектор забивают обычно на глубину 12-15 м и в отдельных случаях на глубину до 30 м, в гравелистые грунты его забивают на глубину не более 3-4 м. При необходимости закрепления грунта на глубину более 15 м инъекторы погружают в скважины, предварительно пробуренные до отметки, находящейся на 2-3 м выше отметки подошвы закрепляемого массива. Раствор нагнетают в грунт заходками, размер которых равен длине перфорированного звена инъектора плюс 0,5 радиуса закрепления (рис. 6.3,6). При закреплении однородных по проницаемоcти грунтов работы ведут заходками сверху вниз. Если коэффициент фильтрации грунта увеличивается с глубиной, работы ведут заходками снизу вверх. В неоднородных слоистых грунтах, коэффициенты фильтрации которых различаются более чем на 30%, силикатизацию ведут по слоям в порядке уменьшения их проницаемости. Существуют три способа нагнетания раствора при двухрастворной силикатизации грунта: последовательный, последовательно-совместный и совместный. Последовательный способприменяют при скорости движения грунтовых вод до 1 м/сут. При этом способе инъектор забивают на глубину первой заходки и через него под давлением инъецируют в грунт расчетный объем жидкого стекла. Затем инъектор погружают на глубину следующей заходки и вновь нагнетают в грунт жидкое стекло, продолжая так до достижения проектной глубины закрепления массива грунта. После этого инъектор извлекают, забивая вместо него на глубину последней заходки другой инъектор, который перемещают снизу вверх по заходкам, нагнетая через него в грунт необходимый объем раствора хлористого кальция. Последовательно-совместный способприменяют при скорости движения грунтовых вод 1-3 м/сут. При этом способе на глубину каждой заходки забивают сначала один инъектор, нагнетая через него в грунт расчетный объем жидкого стекла, а затем после его извлечения второй инъектор, через который в грунт нагнетают необходимый объем раствора хлористого кальция. Поочередную забивку и извлечение инъекторов с нагнетаннем обоих растворов по заходкам производят до достижения у проектной глубины силикатизации. Этим способом можно закреплять грунт, ведя работы заходками и снизу вверх, что исключает необходимость проходки зон закрепленного грунта. Для этого первый инъектор забивают сначала на полную глубину закрепляемого массива и начинают нагнетание растворов с нижней заходки. При последовательно-совместном способе грунт в каждой заходке закрепляется быстрее, так как разбавление и вынос жидкого стекла водой уменьшаются. В связи с этим этот способ можно применять при большей, чем первый способ, скорости движения грунтовых вод. Перерыв между нагнетанием жидкого стекла и раствора хлористого кальция не должен быть более указанного ниже:  Объем раствора q, л, затрачиваемого на одну заходку, определяют по формуле  (6.7) где: R - радиус закрепления, м; L- длина заходки, м; n-пористость грунта, %; а - коэффициент, равный для песков 5, для плывунов 12, для лессов 8. При совместном способе нагнетания растворовв грунт забивают сразу два инъектора на расстоянии 0,15-0,2 м друг от друга. Рекомендуется забивать инъекторы вначале на полную глубину закрепляемого массива, начиная нагнетание с нижней заходки. Сначала через инъектор, расположенный выше по течению грунтовых вод, нагнетают жидкое стекло, а спустя некоторое время (10-15 мин), необходимое для перемещения жидкого стекла, через второй инъектор нагнетают раствор хлористого кальция. Растворы нагнетают в грунт равномерно, медленно, с расходом 1-5 л/мин (табл. 6.5). Б. Р. Троицкий и В. П. Ананьев, учитывая особенности взаимодействия лессовых грунтов с жидким стеклом, считают, подтверждая это производственными исследованиями, что наибольший эффект силикатизации получается при нагнетании раствора с переменным расходом - от нуля до 80 л/мин. Верхний предел зависит от физико-механических характеристик закрепляемого грунта. Постепенное увеличение расхода исключает разрушение лессовых грунтов, так как образующиеся в первоначальный момент нагнетания раствора на поверхности минеральных частиц пленки стабилизируют структуру грунта, придавая ему необходимую прочность. Такая схема производства работ ускоряет в 4-5 раз процесс силикатизации лессовых грунтов и уменьшает примерно в 2 раза расход раствора. Рядом исследований установлено, что при постоянном расходе жидкого стекла (до 5 л/мин) только 50% его участвуют в закреплении лессового грунта. При силикатизации мелких и пылеватых песков, а также лессов растворы нагнетают сначала во внешний ряд инъекторов, а затем во второй ряд и т. д. При упрочнении крупных и средней крупности песков жидкое стекло и раствор хлористого кальция нагнетают сначала в нечетные ряды инъекторов, а затем в четные, или наоборот. Давление инъекции, зависящее от глубины закрепления и плотности грунта, должно обеспечивать заданные расходы раствора. Обычно крупные и средней крупности пески закрепляют при давлении не выше 1,5 МПа, а лессовые грунты, мелкие и пылеватые пески - при давлении не выше 0,5 МПа. Растворы можно нагнетать только при положительной температуре грунта в зоне упрочнения. При температуре наружного воздуха ниже плюс 15° С растворы подогревают до температуры плюс 40° С. Общий объем растворов W, л, необходимый для силикатизации грунтов, Б. А. Ржаницын рекомендует определять по следующим формулам: а) объем жидкого стекла для закрепления песков W = 5Vn; (6.8)
объем раствора хлористого кальция должен быть таким же, как и объем жидкого стекла; б) объем гелеобразующей смеси для закрепления мелких и пылеватых песков W = 12Vn; (6.9)
в) объем жидкого стекла для закрепления лессовых грунтов W = 8Vn; (6.10)
где: V- объем закрепляемого массива грунта, м3; n - пористость грунта, %. В табл. 6.6 приведены данные Гидроспецстроя о расходе основных материалов и затратах при силикатизации аллювиальных отложений с коэффициентом фильтрации 2-7 м/сут. При малой глубине погружения инъектора его можно извлекать вручную, при глубине погружения более 4-5 м - с помощью тали, а в стесненных условиях - домкратами. Используемое при силикатизации оборудование (насосы, шланги, баки) периодически во время работы и после ее завершения промывают горячей водой. Инъекторы после извлечения из грунта прочищают металлическим ершом и промывают горячей водой. После извлечения инъекторов скважины ликвидируют, тампонируя их цементным раствором состава цемент : песок = 1 : 3. Найти работу Вам поможет сайт Rabota.Ua.
Чураков А.И. Производство специальных работ в гидротехническом строительстве. Учеб. пособие для вузов. М., Стройиздат,1976. |