Конструкция и условия применения шахтных колодцев и водопонижающих скважин.
16 - отстойник; П - просеченный лист; 18 - песчано-гравийная обсыпка; 19 - местный песчаный грунт; 20 - кондуктор; 21 - пьезометр для замера уровня воды в скважине; 22 - то же, в обсыпке; 23 - надфильтровая труба; 24 - водоподъемные трубы; 25 - направляющие фонари; 26 - муфта; 27 -насосный агрегат;
Открытые (соединяющиеся с атмосферой) водопонизительные скважины,оборудованные насосами, применяют в тех случаях, когда требуются большие глубины понижения УГВ, а также когда использование иглофильтров затруднительно из-за больших притоков, необходимости осушения больших площадей и стесненности территории. Основным конструктивным элементом скважины-колодца является фильтровая колонна, состоящая из фильтра, отстойника, надфильтровых труб, внутри которых размещен насос. Трубчатый колодец устраивают путем погружения стальных труб диаметром 200...450 мм, имеющих внизу фильтровое звено длиной 15...27 м. В твердых грунтах колодцы погружают способом механического бурения, а в грунтах, поддающихся размыву,- гидравлическим способом. Для откачки воды из скважин применяют артезианские турбинные насосы типа АТН, а также глубинные насосы погружного типа (с погружным электродвигателем). По сравнению с насосами АТН последние имеют ряд преимуществ: отсутствует длинный вал от двигателя к насосу (поэтому они могут быть использованы в искривленных скважинах), они более компактны и имеют меньшую массу, их легче монтировать и демонтировать, они проще в эксплуатации. Кроме того, используют погружные высоконапорные насосы типа АПВ, погружные насосы ЭЦНВ-8 и ЭЦНВ-10.
|
|
|
Мероприятия по уменьшению притока воды в котлован.
Водоотвод.Он необходим для защиты котлованов и траншей от затопления их ливневыми и талыми водами. Для водоотвода обычно используют расположенные с нагорной стороны резервы, кавальеры, а также специально устраиваемые оградительные обвалования, водоотводящие канавы, лотки и системы дренажей. Канавы или лотки устраивают с продольным уклоном 0,002.. .0,003, а их размеры и виды креплений принимают в зависимости от расхода ливневых или талых вод и предельных значений неразмывающих скоростей их течения. Воду из всех водоотводяндих устройств, а также от резервов и кавальеров отводят в пониженные места, удаленные от возводимых и существующих сооружений.
Применение одноковшовых экскаваторов для разработки мерзлых грунтов.
Земляные работы на строительстве должны выполняться в течение всего года, в то время как основные землеройные машины не приспособлены для разработки мерзлого грунта. Поэтому для разработки грунта в зимних условиях приходится принимать меры для предохранения грунта от промерзания или предварительного рыхления смерзшегося грунта.
|
|
|
В настоящее время применяются следующие способы подготовки грунтов к разработке землеройными машинами в зимних условиях:
а) предварительное укрытие грунта до наступления холода;
б) оттаивание мерзлого грунта;
в) рыхление мерзлого грунта взрывным способом;
г) разрушение мерзлого грунта механическими способами с после
дующей разработкой его землеройными машинами.
Кроме того, можно предварительно утеплять грунт соломой, шлаком, опилками или снегом в местах намечаемого рытья котлованов, предохранять грунт от промерзания при вспашке его с осени до наступления холодов на глубину 25—35 см с последующим боронованием на глубину 15—20 см.
Отогрев мерзлого грунта с использованием электроэнергии, пара, горячей воды или тепла сжигаемого топлива экономически малоэффективен из-за большого количества потребляемой энергии. Расход энергии для отогрева 1 м3 грунта составляет в среднем 20—25 кет ч при электропрогреве, при паропрогреве энергоемкость увеличивается на 30%, а при огневых способах достигает 60 квт-ч/м3. Процесс оттаивания мерзлого грунта протекает медленно и длится 20—30 ч.
|
|
|
Взрывной способ разрыхления мерзлых грунтов в строительстве имеет по ряду причин ограниченное распространение. В населенных пунктах, особенно в крупных городах, производство взрывов затруднено по соображениям безопасности людей и возможности нарушения подземных коммуникаций. При выполнении работ на вновь осваиваемых территориях возможно более широкое применение этого способа, однако при буро-взрывных работах возникают простои в ожидании взрывов и из-за перемещения экскаваторов в безопасную зону и обратно.
в механических способов разрушения мерзлых грунтов применяются: ударный, резка грунта специальными машинами и разрушение рыхлителями.
При ударном способе применяются рыхлительные клинья весом от 0,8 до 3,5 т (232). Это простейшее орудие для разрыхления мерзлых грунтов можно рассматривать как сменный рабочий орган одноковшового экскаватора, оснащенного решетчатой стрелой. К концу стального каната, который сходит с барабана лебедки и проходит через головной ролик стрелы, с помощью специального вертлюга крепится рабочий орган клиновой формы. Свободное сбрасывание рыхлительных клиньев производится при выключенной муфте лебедки экскаватора и отпущенном тормозе обычно с высоты 8—10 м. Рыхление грунта рых-лительными клиньями применяется при отсутствии более эффективных средств. В процессе эксплуатации клиньев происходит интенсивный износ стальных канатов вследствие их раскручивания и закручивания от вращающегося относительно вертикальной оси клина, а также износ других узлов машины из-за динамических нагрузок.
|
|
|
На 232, а и б показаны рыхлительные клин и шары, навешиваемые на подъемный канат одноковшовых экскаваторов.
Более рационально для этой работы вместо экскаваторов использовать гусеничные тракторы, оснащенные стрелой и бульдозерной фрикционной лебедкой.
Для разрыхления очень малых объемов мерзлого грунта применяются отбойные молотки.
В последние годы для разрыхления мерзлых грунтов применяют навесные тракторные рыхлители, работающие в комплекте с мощными бульдозерами 250—500 л. с. Послойное рыхление «и снятие разрыхленного грунта позволяют разрабатывать широкие траншеи, котлованы и выемки на полную глубину промерзания. На больших массивах рыхление мерзлого грунта рыхлителями наиболее экономично.
Получило также распространение разрушение мерзлых грунтов с помощью дизель-молотов, являющихся сменным оборудованием одноковшового экскаватора или гусеничного трактора. Дизель-молот совершает 50—60 направленных ударов в 1 мин. При глубине промерзания 0,6—0,8 м производительность достигает 95 м3/ч мерзлого грунта. Схема производства земляных работ с рыхлением мерзлого грунта экскаватором с дизель-молотом и разработка котлована экскаватором, оборудованным прямой лопатой, показана на 232, в.
Разрыхление мерзлого грунта методом резания всего объема грунта в траншее или котловане или нарезания щелей в двух взаимно перпендикулярных направлениях с последующей разработкой грунта экскаваторами выполняется специальными машинами с рабочим органом в виде дисковой фрезы или бесконечной цепи с зубками.
Многоковшовый универсальный траншейный экскаватор, оснащенный мерзлоторезным сменным оборудованием (233), предназначен для разработки траншей глубиной до 2,5 м при промерзании грунта на 1 м. Режущим органом являются 18 жестких ковшей с клиновидными зубьями (клыками). Их расположение на ковшах в шахматном порядке позволяет производить крупный скол грунта. Режущая часть зубьев наплавляется износостойкими сплавами.
Скорости ковшовой цепи и рабочего хода при работе на мерзлом грунте должны быть уменьшены.
Траншейные многоковшовые роторные экскаваторы типа Р-7 и Р-10 также весьма эффективно могут применяться для рытья траншей в мерзлом грунте.
Схема мерзлоторезной машины барового типа показана на 234. В качестве ее базы используется траншейный экскаватор или трактор. Рабочим режущим органом является цепной бар — бесконечная цепь с режущими зубками, армированными пластинками из твердого сплава.
На баровом траншейном универсальном экскаваторе (БЭТУ) смонтирован гидропривод, состоящий из масляного насоса 1 с механизмом привода, масляного бака 2, гидрораспределителя 3, гидроцилиндра 4, трубопроводов 5 и шлангов высокого давления 6.
Напор режущей цепи бара: с зубками на поверхность мерзлого грунта и заглубление бара в грунт осуществляются гидроцилиндром, шар-нирно прикрепляемым к балке 7, установленной между направляющими бункерной рамы 8. Хвостовик штока поршня гидроцилиндра также шарнирно закреплен "на кронштейнах 9, приваренных к коробке, в которой смонтирован бар 10.
При баре длиной 1,9 м возможно нарезание щелей глубиной до 1,3 м, шириной 0,14 м. При испытаниях экскаватора на суглинистом .грунте глубиной промерзания 0,8—1,2 м была достигнута скорость нарезания щели 120—150 м/ч
39. Методы и способы крепления грунтов.Закрепление грунтов производится в целях повышения их прочности и устойчивости или придания им водонепроницаемости. Для этого используют способы цементации, глинизации, битумизации, силикатизации, смолизации и термического закрепления. В сложных гидрогеологических условиях применяют искусственное замораживание грунтов. Цементация, глинизация и битумизациятрещиноватых скальных, а также песчаных и гравелистых грунтов производятся путем нагнетания в них заполняющих (тампонажных) растворов через инъекторы, установленные в пробуренных скважинах.
Для цементации применяют специальные составы цементных, цементно-песчаных или цементно-глинистых тампонажных растворов с использованием портландцемента марки не ниже 300, а для глинизации - глиносиликатные и бентонито-силикатные растворы. Способы производства работ при цементации и глинизации во многом зависят от характера закрепляемых грунтов. В крупнообломочных и песчаных грунтах цементацию можно выполнять через, перфорированные трубы с помощью двойного тампона (уплотнителя), позволяющего инъецировать раствор зонами по 0,3...0,5 м. В скальных грунтах цементацию и глинизацию ведут тремя способами: 1) на всю глубину пробуренной скважины; 2) способом «снизу вверх», при котором скважина пробуривается сразу на всю глубину, а раствор нагнетают восходящими зонами «снизу вверх» по 4...6 м путем последовательной перестановки тампона; 3) способом «сверху вниз», при котором скважину вначале бурят на глубину первой зоны (4...6 м), а после ее цементации скважину бурят глубже. В трещиноватых скальных грунтах цементацию или глинизацию ведут непрерывно, до полного отказа в поглощении раствора или до условного отказа, за который принимают расход, не превышающий 0,5 л/мин в течение 15...20 мин. Растворы в закрепляемые грунты нагнетают гидравлическим или пневматическим способом с использованием при первом из них насосов высокого давления, а при втором - компрессоров (нагнетание сжатым воздухом). Однако на практике чаще применяют гидравлический способ с нагнетанием раствора по циркуляционной и нажимной (бесциркуляционной) схемам. При циркуляционной схеме раствор в скважину подают под давлением, часть которого поглощается трещинами, а избыток его возвращается из скважины в растворосмеситель. При нажимной схеме раствор в скважину подают по мере его поглощения трещинами. Битумизацию грунтов с нагнетанием горячего битума производят насосами в пробуренные скважины с помощью установленных в них инъекторов, обеспечивающих подогрев битума в стволе скважины. Битум нагнетают с постепенным увеличением давления, обычно в несколько циклов, с перерывами для остывания битума. Силикатизация и смолизация грунтовпроизводится путем нагнетания через систему инъекторов водных растворов силиката натрия или смолы с отвердителем. Этими способами закрепляют песчаные и просадочные грунты. В качестве инъекторов, погружаемых забивкой, используют стальные трубы диаметром 25...50 мм.При силикатизации лёссовых грунтов раствор в скважины нагнетают растворонасосами. Его нагнетают по заходкам, обеспечивающим монолитность закрепления грунтов, причем в однородных по водопроницаемости грунтах раствор нагнетают «сверху вниз» или «снизу вверх», а в неоднородных в первую очередь закрепляют грунт с большей водопроницаемостью.
Термическое закрепление грунтовосуществляют путем нагнетания в пробуренные скважины высокотемпературных газов. Способ применяют для упрочнения маловлажных просадочных грунтов. При этом необходимо соблюдать предусмотренные проектом температуру и давление в скважине, регулировать расход топлива и сжатого воздуха, а также наблюдать за состоянием стенок скважины и закреплением массива грунта. Максимальная температура в скважине не должна превышать 900...1100° С. При образовании трещин в грунте их заделывают местным грунтом с плотным утрамбовыванием. Искусственное замораживание грунтов заключается в создании искусственного прочного и водонепроницаемого ограждения любой формы в плане из замороженного грунта, препятствующего прониканию грунтовой воды или водонасыщенных неустойчивых грунтов в котлован при производстве строительных работ. Для замораживания грунтов по периметру котлована через толщу водоносных грунтов бурят скважины с заглублением на 2...3 м в водоупорный слой, а затем в скважины опускают замораживающие трубы (колонки), нижний конец которых герметически заварен в виде конуса. В колонку опускают трубы меньшего диаметра (питающие) с открытым нижним концом, не доходящим до дна на 40...50 см. Питающие трубы колонок подключают к специальным трубам - рассолопроводам, соединенным с замораживающей (холодильной) станцией. По трубам и колонкам циркулирует раствор хлористого кальция (рассол), обладающий способностью оставаться в жидком состоянии при отрицательных температурах. На замораживающей станции рассол охлаждают и насосом нагнетают в распределитель, откуда он равномерно распределяется по питающим трубам колонок. Достигнув дна колонки, рассол под давлением поднимается вверх по зазору между питающей трубой и замораживающей колонкой. При этом происходит теплообмен, т. е. рассол отнимает тепло у грунта, окружающего колонку, понижает его температуру и постепенно его замораживает. Затем рассол снова поступает в коллектор и на замораживающую станцию для нового охлаждения, и цикл повторяется. В результате вокруг каждой колонки образуется массив замороженного грунта в виде цилиндра, объем которых в процессе дальнейшего замораживания увеличивается, и они, смерзаясь, образуют сплошной и замкнутый массив замороженного грунта вокруг котлована. Чтобы он не размораживался, холодильная станция должна работать в течение всего периода строительства. В качестве хладагента в холодильных станциях используют в основном аммиак, редко фреон или жидкий азот. Расстояния между замораживающими колонками по периметру котлована принимают при однорядном их расположении 1... 1,5 м, а между рядами (при многорядном расположении) - 2...3 м. Пространство между колонкой и стенками скважины заполняют песком, так как прослойки воздуха замедляют процесс замораживания грунтов.
41. Защита грунтов от чрезмерного промерзания.Осуществляют путем их утепления различными теплоизоляционными материалами (древесные опилки, стружка, шлак, снег, синтетические материалы) или предварительного (до наступления морозов) вспахивания и боронования. Иногда грунт до вспахивания пропитывают солевыми растворами. Защищенный от промерзания грунт разрабатывают обычным механизированным способом.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 372; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!