Материал: 2420

Газовая силикатизация основана на применении в качестве отвердителя силиката натрия углекислого газа СО2. Существует два варианта этого способа:

-без предварительной обработки грунта углекислым газом;

-с предварительной обработкой.

По первому варианту закрепление грунта ведется по схеме: грунт + раствор силиката натрия + СО2; по второму способу: СО2 + грунт + раствор силиката натрия + СО2. Последний вариант более активен, т.к. дает более высокую прочность (до 2,0 МПа) и в 150–500 раз снижает водонепроницаемость грунта. Газовая силикатизация – эффективный и универсальный

зультате грунтбАстановится водоустойчивым и прочным (Rсж=0,5– 0,8 МПа). Способ нашел применение в г. Санкт-Петербурге при закреплении слабых грунтов при создании и вскрытии котлованов и траншей.

ненных мелкозерн стых песков и супесей с коэффициентом фильтрации менее 0,2 м/сут. Она основана на сочетании двух методов воздействия на

электродами электрического тока. В результате такого комплексного воздействия на грунт в нем ускоряется продвижение растворов, происходят обезвоживание и агрегация грунта, образование геля кремнекислоты, в ре-

расслаиваются и дают 100%-нуюДляводонепроницаемость. песчаных грунтов изготавливают глинисто-силикатные растворы, т.е. растворы вы-

В области химического закрепления грунтов большое место занимает разработка рецептур тампонажных растворов, предназначенных для закрепления песчаных и песчано-гравелистых пород. ля хорошо проницаемых

грунтов (Кф=80–500 м/сут) разработана рецептура цементоглинистых растворов. Эти растворы сравнительно легко перекачиваются насосами, не

сокодисперсных глин с малой добавкой силикатаИнатрия. Песчаный грунт, закрепленный такими растворами, приобретает водостойкость, водонепроницаемость и небольшую прочность. В последнее время в связи с быстрым развитием химической промышленности стало возможным использовать для закрепления грунтов высокомолекулярные органические соединения – синтетические смолы.

81

7.5. Смолизация

Синтетические смолы, выпускаемые химической промышленностью, весьма разнообразны. Смолы, которые могут быть использованы для закрепления грунтов, должны обладать невысокой вязкостью и полимеризо-

нагнетании 4–5 МПа водонепронбАцаемость.

Способ смол зац предназначен для закрепления мелких песков с Кф=0,5–2,5 м/сут. В грунт под давлением вводят раствор смолы (карбамидной, фенолформальдегидной и др.), а затем отвердитель (кислоту, кислые соли и др.). Через определенное время в результате взаимодействия смолы с отвердителем начинается процесс полимеризации смолы. Процесс этот протекает в три стадии:

- раствор теряет первоначальную вязкость и начинает густеть; - переходит в желеобразное состояние; - переходит в твердое веществоД.

Грунт становится водонепроницаемым, прочность достигает 5,0 МПа. Работы по применению смол в СССР для целей закрепления грунтов были начаты в Ленинградской академии тыла и транспорта, в МХТИ им. Менделеева и НИИ «Нефтегаз». Карбамидные смолы применялись для закрепления грунтов при строительстве дорог иИсоздания водонепроницаемых экранов. Исследованиями по закреплению грунтов смолами в гидротехническом строительстве занимался ВНИИГ им. Веденеева. За рубежом в последние годы для глубинного закрепления грунтов применяют поли-

мерные материалы на основе акриламида.

В нашей стране наибольшее применение нашли мочевиноформальдегидные смолы, они самые дешевые, выпускаются отечественной химической промышленностью, хорошо смешиваются с водой в любых соотношениях, давая при этом растворы с малой вязкостью. При введении отвердителя смолы способны медленно полимеризоваться и закреплять грунт.

При закреплении грунта карбамидными смолами КМ используют в качестве отвердителя соляную кислоту. Проблема закрепления карбанатных грунтов была решена путем использования в качестве отвердителя карба-

82

мидной смолы – щавелевой кислоты. Разработаны два варианта закрепления карбанатных песков карбамидными смолами: без предварительной обработки грунтов растворами щавелевой кислоты и с предварительной обработкой щавелевой кислотой 2–4%-ной концентрации. В качестве примера разработанных рецептур можно привести следующие составы: 1) смола

нокислый бАалюм нат; хлористое железо; хлористый аммонит; алюминат натрия; сернок слый алюминий; фосфорную кислоту, серную, соляную, щавелевую, кремнефтор стоводородную и углекислый газ.

Дальнейш е сследования в этом направлении по химическому закреплению грунтов должны ыть направлены по пути изыскания новых эффективных недефицитных отвердителей. Химическое закрепление грунтов целесообразно при строительстве метрополитенов и проходке тоннелей закрытым способом.

7.6. Нагнетание закрепляющих растворов (инъекционный процесс)

Химический процесс закрепленияДгрунтов состоит в нагнетании одного или двух химических растворов в грунт. Растворы в грунт нагнетаются через систему погруженных в грунт инъекторов или пробуренные скважины. Химические растворы, распространяясь в грунте, не только заполняют поры между его частицами, но и, соприкасаясь сИповерхностью частиц, вступают с ними в химическую реакцию. Особенно активное взаимодействие происходит в кварцевых песках при закреплении их способами силикатизации.

При химическом закреплении каждая из частиц грунта покрывается слоем цементирующего вещества (кремнегеля). В результате этого близлежащие частицы прочно скрепляются друг с другом, образуя жесткий скелет, способный выдержать большую нагрузку. Радиус закрепления в зависимости от коэффициента фильтрации грунта составляет от 0,3 до 1,0 м соответственно при Кф от 2–5 до 50–80 м/сут. В плане расстояние между инъекторами принимают меньше двух радиусов. Инъекторы размещают в шахматном порядке (рис. 7.1).

83

ции составляет 1,5 МПа, при однорастворной силикатизации и смолизации– 1,0 МПа. Нагнетание растворов при способе смолизации с предварительной обработкой грунтаАкислотой ведут в следующей последовательности: сначала вводят раствор кислоты, затем небольшое количество воды (20–30 л) на заходку, а после этого гелеобразующий раствор смолы. Перерыв между нагнетанием кислоты и растворов смолы не должен превышать 1 ч. Чем глубже ведется нагнетание растворов, тем выше поднимается давление. Так, на глубине 12 м оно можетДсоставлять 0,06–0,6 МПа, а в верхних зонах 0,04–0,05 МПа.

Длина заходки при закреплении основания под фундаментами зданий не должна превышать пяти радиусов. Нагнетание растворов в этом случае следует вести сверху вниз. При закреплении грунта на глубину до 20 м применяют инъектор, состоящий из наголовникаИ, колонн глухих звеньев труб, перфорированного звена, наконечника и соединительных частей. Для уменьшения уплотнения грунта перфорированное звено имеет меньший диаметр, чем глухие звенья инъектора. Забивку инъекторов на глубину до 20 м можно осуществить с помощью отбойных молотков. Диаметр труб 58–82 мм. Перфорированная часть инъектора имеет длину 1,5–2,0 м. Для заглубления инъекторов используют пневмоударные меха-

низмы, например, бурильный станок с пневмоударником СБУ-100 или НКР-100М или копровые установки. Можно использовать гидравлические спаренные домкраты грузоподъемностью 10 т. При закреплении грунтов для создания противофильтрационной завесы Асуанской плотины скважины забуривали на глубину 50–150 м.

84

Нагнетание химических растворов в грунт производится с помощью насосов, которые должны удовлетворять следующим требованиям:

- иметь регулируемую подачу от 5 до 20 л/мин; - обеспечивать давление до 2 МПа;

- иметь детали и узлы, не подверженные коррозии. Для этих целей используют насосы ПС-4Б, НД и др.

Насос -4Б одноплунжерный. Подача растворов 0,33 м3/ч, масса 47 кг. Насосы НД выпускают марок НД-400/1Б, НД-1000/10, НД-1600/10, НД-2500/10. Первая ц фра – подача в л/ч, вторая – давление в 0,1 МПа.

Для подачи тампонажных растворов используют насосы Гр-16/40,

10. Какова технология введения в грунт закрепляющих рассолов?

11. Какое оборудование используется для химического закрепления грунтов? Д

8. СТРОИТЕЛЬСТВО КОЛЛЕКТОРОВ

8.1. Классификация и конструкции коллекторов

Коллекторы – это трубопроводы большогоИдиаметра, служащие для прокладки различных инженерных сетей. Коллекторы разделяют на непроходные, полупроходные и проходные.

Непроходные коллекторы высотой 0,5–0,6 м сооружают открытым способом довольно часто. Достоинство их по сравнению с трубопроводами общей сети – надежная защита от внешнего влияния. Недостатки: дорогой способ строительства, при этом трудно обнаружить и ликвидировать аварии на сетях.

Полупроходные коллекторы высотой 1,4–1,6 м прокладывают в тех случаях, когда в процесс эксплуатации сетей не допускается вскрытие дорожных покрытий. Недостаток – сложность обслуживания и ремонта.

85