Осушение котлованов. ОСУШЕНИЕ КОТЛОВАНОВ. Разработка и осушение котлованов
 Скачать 58.52 Kb.
|
|
Содержание
Введение Одним из этапов проведения строительных работ является обустройство котлована. Сложность данного процесса напрямую сопряжена с характеристиками грунта, прежде всего, с его плотностью, составом пород и уровнем подпочвенных вод. В случае их высокого уровня уже на этапе проектирования следует предусмотреть эффективно действующий водоотлив из котлована и правильно рассчитать все его технические параметры. При строительстве различных сооружений на строительных площадках с высоким уровнем стояния грунтовых вод приходиться осушать и поддерживать в осушенном состоянии котлованы. Технология строительного производства на вновь строящихся или реконструируемых объектах при выполнении земляных, подготовке оснований и монтаже фундаментов в определенных гидрогеологических условиях следует предусматривать производство работ по искусственному понижению уровня грунтовых вод. Этот комплекс вспомогательных работ должен исключать нарушение природных свойств грунтов в основаниях возводимых сооружений и обеспечивать устойчивость откосов устраиваемых в земляной выемке. В настоящей работе рассматриваются основные способы осушения котлованов в современной строительной практике. 1Разработка и осушение котлованов Способы осушения котлованов и области их применения Котлованы должны разрабатываться при наличии утвержденного проекта, геологических разрезов и данных о горизонтах грунтовых, меженных и высоких вод. Размеры котлована должны определяться проектными размерами фундамента в плане и с запасами в каждую сторону, которые назначаются в соответствии с принятыми в ППР способами водоотвода, установки опалубки и креплений, бетонирования, распалубки и изоляции боковых поверхностей фундамента. Разработка котлованов в теле конуса насыпи существующего земляного полотна или в непосредственной близости от него, и устройство в насыпи поперечных прорезей для производства работ, должно выполняться по специальным технологическим регламентам в составе ППР с детально разработанными конструкциями креплений стенок и перекрытий прорези с обеспечением полной безопасности движения поездов или автомобильного транспорта. Рабочие чертежи проекта организации указанных работ должны быть согласованы с заинтересованными организациями. Разработка котлованов в местах, где имеются действующие под- земные коммуникации, допускается лишь при наличии письменного разрешения организации, ответственной за эксплуатацию коммуникаций и должна производиться с принятием мер против их повреждений, а в местах расположения электрических кабелей и кабелей связи – в присутствии представителя организации, эксплуатирующей кабельную сеть. Временная нагрузка должна быть удалена от бровки откоса на расстояние не менее 1 м. Для защиты грунтовых откосов от дождевых вод с нагорной стороны котлованов необходимо устраивать отводные канавы. Грунт в котлованах следует разрабатывать механическим или гидромеханическим способом, согласно ППР. Для разработки грунта в котловане используют одноковшовые эскаваторы с недобором грунта до проектной отметки 30 см, скреперы, бульдозеры и многоковшовые эскаваторы с недобором грунта до проектной отметки не менее 10 см. Случайные переборы грунта в котловане должны быть восстановлены местным или песчаным грунтом с тщательным уплотнением. Вид грунта заполнения и степень уплотнения необходимо согласовывать с проектной организацией. При зачистке дна слоем от 5 до 10 см котлована разработка грунта должна производиться ручным способом непосредственно перед устройством фундамента. Подготовленное дно котлована для кладки фундамента должно быть принято по акту. При разработке котлованов в скальных грунтах, после удаления разрушенного слоя подошву котлована необходимо освидетельствовать остукиванием молотком и, удалив каменную мелочь, промыть сильной струей воды или сжатым воздухом. Разработку котлованов необходимо вести с таким расчетом, чтобы немедленно по готовности котлована во избежание обрушения его стен и заполнения дождевыми водами, было проведено освидетельствование котлована и начато устройство фундамента. При вынужденных перерывах должны быть приняты меры к со- хранению природных свойств грунта основания. Грунт, вынимаемый из котлована, следует транспортировать за пределы призмы обрушения стенок котлована. Котлованы, как правило, находятся в условиях постоянного притока фильтрационных вод. Для выполнения строительно-монтажных работ насухо приходится проводить комплекс мероприятий по осушению котлованов, включающий откачку воды из котлована и поддержание его в осушенном состоянии. При этом одними из основных требований при откачке и осушении являются обеспечение устойчивости откосов перемычек и котлована и сохранение естественной плотности грунтов в основании будущих сооружений. Именно эти требования в конечном итоге определяют способы осушения котлованов и последовательность выполнения мероприятий при их осуществлении. В строительстве применяются в основном два способа осушения котлованов: способ открытого водоотлива и способ грунтового водопонижения. Способ открытого водоотлива при осушении котлованов заключается в том, что откачка воды ведется непосредственно из котлована или из отдельных приямков, расположенных в самом котловане. Такой способ осушения котлована и прилегающих территорий целесообразно использовать, если его стенки и дно сложены следующими породами: связные грунты, включающие в себя тонких прослоек и линз песка; несвязные грунты плотного сложения, с достаточным сопротивлением вымыванию; слоистые грунты, расход подпочвенных вод в которых не превышает средние значения по СНиП; водонепроницаемые плотные виды грунтов, способствующие скоплению дождевых и талых вод внутри котлованов и траншей. Согласно ГОСТ №25-100 от 2011 г., к связным относятся грунты с прочными связями между отдельными частицами с коэффициентом пластичности, превышающим 1[1]. Сюда относится большинство глинистых структур как чистых, так и с включениями песка и гальки. Несвязные грунты – рыхлые почвы, сложенные в основном неплотными песчаниками или илом (торфяники). Применение открытых систем по удалению воды не рекомендуется на несвязных грунтах из-за высокой вероятности вымывания стенок котлована и водоотводных траншей. Как правило, в этом случае используются закрытые дренажные системы, или иные способы осушения. На рыхлых почвах открытый водоотлив из котлована следует применять только в экстренных случаях. Например, когда из-за водонасыщенности почвы существует угроза её перехода в состояние плывуна, что является аварийной ситуацией, грозящей обрушением стен. Также допускается использование подобной методики на несвязных грунтах в том случае, если откосы котлована дополнительно укреплены шпунтовыми стенками глубокого заложения. Как вариант, во избежание размывов водоотводная траншея закрепляется по дну и стенкам гравийно-песчаной смесью или щебнем. Способ грунтового водопонижения заключается в том, что откачка воды ведется из системы отдельных скважин (или колодцев), расположенных вне контура основания осушаемого котлована по его периметру. Для оценки преимуществ и недостатков каждого из этих способов и определения областей их применения рассмотрим условия воздействия фильтрационного потока воды на откосы и дно котлованов. При открытом водоотливе фильтрационная вода выклинивается на откосы и дно котлована, оказывая на них неблагоприятное гидродинамическое воздействие. При превышении допустимых значений градиентов для данного грунта может произойти суффозия грунта на откосах и их разрушение. Величина допустимых градиентов фильтрационных потоков связана с механическим составом грунта. Суффозия может происходить в глубине массива пород или вблизи поверхности земли. В глубине массива перенос мелких частиц осуществляется водой из одних пластов в другие или в пределе одного слоя. Это приводит к изменению состава пород и образованию подземных каналов. В глубине массива суффозия может возникать также на контакте двух слоев, различных по составу и пористости. При этом мелкие частицы одной породы потоком воды переносятся в поры другой породы. При суффозии на контакте между слоями иногда формируются своеобразные прослои или вымываются пустоты. Это можно наблюдать на контакте глинистых и песчаных слоев, когда соотношение коэффициентов фильтрации этих пород больше 2. Характерными являются пустоты лессовых пород, в частности, на контакте с подстилающими их кавернозными известняками-ракушечниками. Размер пустот иногда достигает нескольких метров. Дно котлована также находится под неблагоприятным воздействием гидродинамических сил фильтрационного потока, так как эти силы направлены вверх, что может вызвать разуплотнение грунтов основания против их естественной плотности или даже к выпору этих грунтов. При открытом водоотливе необходимо иметь в виду эти отрицательные воздействия, оценивать их и принимать соответствующие меры по исключению опасных последствий. При грунтовом водопонижении, при откачке воды из отдельных скважин (колодцев) вокруг скважин образуется воронка понижения, или депрессии. В нижней своей части скважины оборудуются фильтрами, через которые вода поступает внутрь и оттуда уже откачивается теми или иными средствами. Таким образом, система грунтового водопонижения представляет собой систему скважин, расположенных в грунте вне контура осушаемого котлована и оборудованных различными типами водопонизительных насосных установок. При этом способе имеется возможность так расположить скважины и выбрать их заглубление, что кривые депрессии фильтрационного потока будут располагаться внутри грунта, нигде не выклиниваясь на откосы котлована. Больше того, градиенты напора в этом случае направлены не на разуплотнение и разрушение откосов и дна котлована, а наоборот, на их уплотнение (на этом принципе основан гидродинамический способ уплотнения грунтов). Грунты на откосах котлована при этом способе находятся в осушенном состоянии, что также увеличивает их устойчивость. Наиболее простым и дешевым с точки зрения организации самой системы осушения является открытый водоотлив, не требующий другого оборудования, кроме обычных центробежных насосов. Открытый водоотлив рационально применять для осушения котлованов, сложенных скальными, полускальными, гравийно-галечниковыми грунтами и плотными глинами, не вызывающих сомнений в части устойчивости откосов и целостности основания выемки при высачивании фильтрационного потока. Грунтовое водопонижение рационально применять для осушения котлованов, сложенных песчаными, супесчаными и другими подобными грунтами, легко подверженными суффозионным явлениям. В случае осушения глинистых грунтов (супесей, суглинков), когда изложенные способы могут оказаться недостаточно эффективными из-за слабой водоотдачи этих грунтов, приходится прибегать к специальным способам водопонижения, например к способу электроосушения, при котором для интенсификации водоотдачи грунта используются процессы, связанные с воздействием электрического тока на воду и грунт. Для решения конкретных вопросов, связанных с осушением котлована, разрабатывается соответствующий проект производства работ[2]. Первоначальная откачка воды из котлована Для начала работ в котловане, огражденном перемычками, прежде всего требуется откачать воду из этого котлована. Организация работ но первоначальной откачке котлована зависит от принятой схемы производства работ по выемке грунтов из котлована. При разработке котлована сухоройными машинами первоначальная откачка воды производится открытым водоотливом из пространства, огражденного перемычками. Откачка осуществляется в основном центробежными насосами, легко приспосабливаемыми к работе при переменном режиме. В зависимости от глубины откачки насосы располагаются стационарно (на перемычке, бровке откоса и т.д.) или на плаву (на понтонах). Устанавливаются не менее двух насосов с обязательным наличием резервного. Суммарный объем воды, откачиваемой из котлована, в основном слагается из первоначального геометрического объема воды в огражденном перемычками пространстве и дополнительного объема воды, поступающего за счет фильтрации через перемычки и их основание, через дно и откосы котлована и за счет поверхностного стока. Объем воды, дополнительно поступающей в котлован, определяется расчетами, однако определить его точно очень трудно. Практика строительства показывает, что объем первоначальной откачки котлована обычно превышает 2–3-кратную величину первоначального объема, что часто и принимают при отсутствии данных для более точных расчетов. Продолжительность откачки котлована определяется допустимой интенсивностью откачки, которая зависит от устойчивости откосов перемычки и котлована при снижении уровней воды и суффозионной устойчивости грунтов в этих откосах. Допустимая интенсивность откачки на начальном этапе составляет, м/сут: 0,5-0,8 – в котлованах из скальных и крупнозернистых грунтов; 0,3—0,4 – в котлованах из среднезернистых песков; 0,15—0,2 – в котлованах из мелкозернистых грунтов. В дальнейшем по мере откачки происходят некоторое уплотнение грунтов тела перемычек и откосов котлована, их дополнительная кольматация и уменьшение фильтрационных расходов, что позволяет увеличить интенсивность понижения воды в котлованах из среднезернистых и крупнозернистых грунтов до 1-1,5 м/сут. Интенсивность откачки снижают иногда и на конечном этапе при наличии опасности разрыхления грунтов основания фильтрационным потоком снизу, например при залегании в основании грунтов, малоустойчивых против суффозии (супеси, мелкозернистые или заиленные пески). Опасность разрушения основания может быть и при наличии напорных вод в водоносном горизонте ниже дна основания. Для предотвращения разрушения основания в случае наличия напорных вод ниже основания необходимо до разработки котлована снизить напор в водоносном горизонте до безопасной величины при помощи глубинных водопонизительных установок или разгрузочных скважин. Первоначальная откачка котлована продолжается несколько дней и даже недель в зависимости от объема и глубины воды в котловане. Сроки откачки должны быть тесно увязаны с гидрологическими и климатическими условиями района, схемой разработки котлована. Организация открытого водоотлива Для поддержания котлована в осушенном состоянии при открытом водоотливе на дне котлована по его периметру устраивается открытый дренаж в виде полых или заполненных сильно фильтрующими материалами водосбросных канав, перехватывающих фильтрующую воду и отводящих ее к водосборным колодцам (зумпфам), из которых вода откачивается насосами за пределы. Дренажные канавы и зумпфы располагаются, как правило, за пределами контура основания возводимых бетонных или других сооружений. Все элементы открытого водоотлива выполняются сразу после первоначальной откачки котлована с последующим заглублением их по мере разработки и заглубления котлована. Для открытого водоотлива наибольшее распространение получили насосы серии Д-одноступенчатые с рабочим колесом двухстороннего входа воды в колесо для подачи воды от 380 до 12 500 м3/ч при напоре от 105 до 1370 кH/м3(10,5–137 м водяного столба). Общая мощность и потребное количество насосных установок обычно меньше, чем при первоначальной откачке, и устанавливается расчетами[3]. В течение всего периода водоотлива необходимо постоянное наблюдение за состоянием перемычек и откосов котлована, особенно в период прохождения паводков. В случае обнаружения сосредоточенных выходов мутной воды необходимо принимать срочные профилактические меры в виде отсыпки кольматирующего материала с напорной стороны, присылки обратных фильтров с низовой стороны перемычек или даже откосов котлована и др. Сосредоточенные пути фильтрации особенно часто имеют место при ряжевых перемычках. Противофильтрационные элементы перемычек должны находиться в надлежащем состоянии, что способствует уменьшению фильтрационных расходов и снижению стоимости водоотлива. Очень важным требованием при организации водоотлива является обеспечение надежности его работы. Затопление котлована – чрезвычайный случай, и должны быть приняты все меры для его исключения. Для обеспечения надежности работы водоотлива предусматривается резервирование мощности насосов и источников их питания. Организация грунтового водопонижения Основными элементами грунтового водопонижения являются фильтровые скважины (колодцы) и водопонизительные насосные установки. Скважины (колодцы) располагаются по контуру осушаемого котлована или вдоль осушаемого участка вне его пределов. Плановое положение скважин относительно перемычек и дна котлована, их глубина определяются по результатам фильтрационных расчетов из условия обеспечения требуемой производительности и снижения уровня грунтовых вод. Метод грунтового водопонижения является гибким в том отношении, что позволяет за счет изменения расстояния между скважинами осуществлять водопонижение в самых разнообразных по проницаемости грунтах. Способы устройства и оборудования самих скважин и возможная их глубина зависят от типа применяемой водопонизительной установки. В строительстве применяются в основном четыре типа водопонизительных установок: иглофильтровые установки мелкого понижения; иглофильтровые установки глубокого понижения; глубинные водопонизительные установки в виде фильтровых колодцев с глубинными насосами; установки электроосушения[4]. Выбор типа водопонизительной установки должен учитывать ряд факторов, в том числе: глубину и площадь осушаемой территории, условия залегания грунтов и их фильтрационные свойства, условия разработки грунтов в котловане. После прекращения водоотливных работ иглофильтры могут быть извлечены и использоваться в других местах. Извлечение иглофильтров производится при помощи кранов, талей или в легких грунтах — вручную. Наиболее эффективно применение иглофильтров в песчаных, песчаногравелистых и супесчаных грунтах с коэффициентом фильтрации от 1 до 100 м/сут. Основными достоинствами иглофильтровых установок мелкого понижения являются простота их конструкции и компактность, малая трудоемкость их установки и монтажа, быстрота действия при снижении уровня грунтовых вод, обусловленная частым расположением иглофильтров. К недостаткам следует отнести необходимость тщательной герметизации системы, высокую энергоемкость и малый коэффициент полезного действия. Для обоснования решений, принимаемых по осушению котлованов, необходимо в общем случае выполнить ряд расчетов, в том числе: притока воды в котлован при открытом водоотливе, подлежащей откачке на разных стадиях разработки котлована; объема воды при первоначальной откачке котлована; производительности средств откачки и их количества; приточности воды в котлован при грунтовом водопонижении; водоприемной способности скважин, их количества; расстояния между ними и глубины заложения. Расчеты водопонижения Расчет водопонижения состоит из нескольких частей, а именно: — определение суммарного объема окачиваемой воды; — определение фактического понижения уровней грунтовых вод; — выбор наиболее эффективных технических средств технологических схем водопонижения. При определении величины притока грунтовых вод выделяют две группы котлованов: траншеи и узкие вытянутые котлованы прямоугольной в плане формы (отношение ширины к длине 1:10 и менее); широкие котлованы квадратной, прямоугольной, круглой и других в плане форм (отношение ширины к длине более 1:10)[3]. Для простоты при расчете принимают, что котлованы имеют вертикальные откосы. При этом котлованы, не вытянутые в длину, приводят к фиктивному равновеликому кругу. Тампонажный бетон При сооружении фундамента мелкого заложения в случае большого притока грунтовых вод в котловане приходится укладывать тампонажный слой бетона под фундаментом. Работы могут осуществляться двумя способами: способ вертикально перемещающиеся трубы (ВПТ); способ восходящего раствора (BP). 2.1. Способ вертикально перемещающиеся трубы Из применяемых в настоящее время способов выполнения этих работ наибольшее распространение получил способ ВПТ (вертикально перемещающиеся трубы), который дает наибольший эффект при бетонировании подушки толщиной не менее 2 м. Бетонирование начинают после того, как обследовано подготовленное основание и составлен акт о приемке, удостоверяющий, что работы выполнены в соответствии с принятыми правилами. Применяемый на практике способ ВПТ заключается в следующем: в бетонируемое пространство по стальным трубам диаметром 20—30 см подают готовую бетонную смесь. На подмостях (размещенных, например, на ограждении), устанавливают бетонолитные трубы, состоящие из звеньев длиной 3–4 м, которые соединяют фланцевыми стыками; в верхней части трубы снабжены воронками, каждая емкостью по 1,2–1,5 м. В горловине воронки устраивают пробку (например, из мешковины, заполненной паклей), прикрепленную проволокой к верху воронки. Бетонолитную трубу опускают нижним концом в воду на дно котлована. В приемный бункер подается порция литой бетонной смеси с осадкой конуса 16–18 см, полностью заполняющая бункер. Проволоку, соединяющую пробку с верхом воронки, обрубают. Масса бетонной смеси, вытесняя воду, устремляется по трубе вниз. При большой длине бетонолитной трубы одновременно с открытием заслонки в горловине бункера над воронкой открывают бадью с бетонной смесью. В противном случае отжатия воды из трубы может не произойти. Если бетонная смесь не доходит до нужного уровня, трубу немного приподнимают краном и сразу же осаживают на дно котлована. В приемный бункер подается новая порция бетонной смеси. По мере бетонирования литая бетонная смесь постепенно растекается по котловану. С водой соприкасается только верхний слой бетона, т.к. бетонная смесь подается внутрь ранее уложенного объема. После откачки воды из котлована слабый верхний слой бетона необходимо удалить. В процессе укладки бетона методом ВПТ бетонолитную трубу после загрузки в нее порции бетонной смеси слегка наддергивают и быстро осаживают. Это делается, чтобы в любом случае обеспечить заглубление трубы в бетонную смесь не менее чем на 0,8 м и не более чем на 2 м. Мастер обязан непрерывно делать промеры уровня бетона и контролировать достаточность погружения конца трубы в слой бетона. Бетонирование начинают с одной из труб, расположенных у края котлована. Следующая труба включается в работу после того, как бетонная смесь, растекаясь по площади котлована, покроет нижний конец трубы на 30–40 см. При бетонировании несколькими трубами укладка бетонной смеси осуществляется последовательно. Расстояние между соседними трубами не должно превышать 0,7 радиуса действия трубы. Осуществляя подводное бетонирование, нельзя допускать прорыва воды внутрь трубы. Если же это случилось, надо прекращать процесс бетонирования. Его можно возобновить немедленно, если перерыв не превысил время сохранения подвижности бетонной смеси. Если это время превышено, бетонирование можно продолжать только после достижения подводным бетоном прочности 2–2,5 МПа, При укладке литой бетонной смеси получается подводный бетон низкой прочности (если расход цемента составляет 400 кг/м3, бетон получится прочностью всего в 10–15 МПа). Когда есть необходимость получить подводный бетон более высокой прочности, надо резко увеличить расход цемента до 600 кг/м3 и повысить жесткость бетонной смеси. Но жесткая бетонная смесь плохо растекается по котловану, поэтому при ее укладке необходимо применять вибрирование. Для получения жестких бетонных смесей с осадкой конуса 6–10 см к концевому (нижнему) звену трубы длиной до 20 м жестко крепится один вибратор (вибробулава) или два, если длина трубы превышает 20 м. Вибрирование облегчает прохождение смеси по трубе и ее растекание по площади котлована. Максимальный радиус распространения жесткой бетонной смеси при подводном бетонировании с вибрированием составляет 3 м. Вынужденный перерыв в бетонировании не должен превышать 1,5 ч. Минимальная толщина тампонажного слоя бетона, укладываемого на грунтовое дно, определяется по расчету из условия равенства веса подушки и гидростатического выталкивающего воздействия воды (с коэффициентом запаса 1,1), но не менее 1,5 м. Водоотлив из котлована разрешается только после набора подводным бетоном прочности не менее 5 МПа[5]. Подводный массив, сооружаемый методом ВПТ, следует доводить до отметки, на 10 см превышающей проектную отметку, чтобы была возможность удалить верхний слабый слой бетона после откачки воды из котлована. 2.2 Способ восходящего раствора Способ BP (восходящего раствора) предусматривает первоначальную укладку камня или щебня, а затем уже бетонирование. Трубы для подачи раствора устанавливают перед заполнением камнем или щебнем. Во избежание повреждения трубы ее помещают в специальные сетчатые цилиндры, сплетенные из арматурной стали (ниток). Диаметр цилиндра должен в 1,5—2 раза превосходить диаметр трубы, и составлять не менее 20 см. Если бетонированию подлежат блоки высотой до 2 м, то можно обойтись и без защитных цилиндров. Перед непосредственным бетонированием с помощью водолазов проводятся предварительные мероприятия: обследование территории строительства, удаление препятствий, снятие растительного слоя, разбивка места проведения работ на участки, монтаж опалубки и проверка ее герметичности (для предотвращения размыва бетона), установка бетонолитных труб и сопутствующего оборудования. Выделяют безнапорный и напорный разновидности метода восходящего раствора. При бетонировании по безнапорному методу на участке производства работ монтируют бетонолитную трубу в специальной шахте. После установки трубы блок наполняют каменным заполнителем. В каменный заполнитель непрерывно подается раствор, благодаря его давлению в шахте. По мере укладки раствора трубу поднимают так, чтобы ее нижний конец на 0,8 – 1,0 м оставался в растворе. После заполнения всего объема блока трубу извлекают из шахты и после промывки водой используют на следующих участках. Напорный (инъекционный) метод характеризуется отсутствием шахт и разовым использованием труб. Также, как и при безнапорном методе, сначала ярусами устанавливаются бетонолитные трубы, впоследствии засыпаемые по периметру каменным заполнителем. Под действием напора в трубе пустоты в каменной наброске заполняются раствором, который, выходя из нижнего конца трубы, поднимается вверх, вытесняя воду. После заполнения участка до проектной отметки верхнюю незабетонированную часть труб срезают. Используемая при подводном бетонировании опалубка должна быть непроницаемой для цементного раствора, неизменной по форме и простой для монтажа под водой. Цементный раствор для подводного бетонирования по методу восходящего раствора (ВР) должен обладать подвижностью, высокой связностью и стабильностью. Раствор изготавливают из песка с примесью глинистых частиц не более 3%. От подвижности и связности раствора зависит качество заполнения пустот, а стабильность влияет на характеристики раствора после транспортировки. Метод восходящего раствора применяют преимущественно при строительстве на слабых грунтах, требующих постепенной загрузки, осуществляемой путем пригрузки участка каменной наброской и последующим заполнением раствором, на глубине от 1,5 до 50 м, а также в стесненных условиях густоармированных конструкций. Необходимая интенсивность подачи раствора на 1 м2 площади участка должна быть не менее 0,2 м3/ч. Радиус действия бетонолитной трубы при бетонировании по методу восходящего раствора составляет 2 м при щебеночном заполнителе и 3 м при каменном. Поэтому при данном методе используется большее количество труб, чем по технологии вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), при которой радиус действия трубы составляет до 6 м. Это связано с диаметром труб: 37 – 100 мм для метода ВР и 100 – 200 мм для метода ВПТ[6]. 2.3 Тампонажный цемент Одна из разновидностей портландцемента - тампонажный цемент. Этот вид портландцемента можно использовать в широчайшем диапазоне при проведении тампонажных работ. Он занимает одно из важнейших мест благодаря хорошему сочетанию технических и строительных свойств. То, чем отличается от портландцемента тампонажный цемент, – состав: для его изготовления в измельченную клинкерную основу с гипсом вносят определенные добавки. Изготавливаются разные типы смесей, которые разделяются на следующие подвиды: - Гигроскопический. Для получения материала в сухую массу вводят гидрофобизатор триэтаноламина. - Утяжеленный. Для изготовления смешивают цементный клинкер с гипсом и утяжеляющими добавками. Таковыми может служить железная руда в виде тяжелых шпальтов, гематитов, магнетитов. - Песчанистый. Для получения материала этого подвида в смесь добавляют кварцевый песок с гипсом. Количество компонентов не должно быть больше 50 % для «горячих» скважин и меньше 20 % для «холодных». - Солестойкий. Используется там, где соли в грунтовых водах имеют высокую концентрацию. Это приводит к возникновению коррозии, но добавление тонкоизмельченного кварцевого песка устраняет это недостаток. Технические характеристики каждого вида зависят от пропорций и свойств компонентов. Таковыми могут выступать кварцевый песок, минеральные вещества, известняк, шлак. Поскольку тампонажный цемент приходится заливать не вручную, а закачивать насосами, массу делают достаточно жидкой. Для этого на 2 части сухой смеси добавляют 1 часть воды. Полученная масса называется пульпой. Если температура высокая, пульпа может затвердеть уже за 1,5-10 часов. Чем выше температура, тем быстрее схватится цемент тампонажный. Применение в холодных скважинах (или если масса используется при гидроизоляционных работах на возведении зданий в холодное время года) приводит к тому, что процесс затвердения начнется через 2-3 часа и завершится часов через 20-22. Дольше всего застывает солестойкий цемент. Показатель прочности на изгиб через двое суток после полного застывания таков: Если отсутствует нагрев – приблизительно 62 кГ/см. Если температура стабильно высокая - 27 кГ/см. Но это только в том случае, если использовался качественный тампонажный цемент. Для проверки качества есть очень простой и надежный способ – выполнить пробу через сито. Для этого нужно тщательно просеять через сито немного сухого порошка. Если в сите осталось ¾ части от начального объема, материал качественный. Можно проверить и на глазок, но это могут сделать лишь те, кто имеет большой опыт работы с тампонажным цементом. В противном случае придется доверять продавцу. Но при этом стоить обратить внимание и на состав сухой смеси – количество гипса не должно быть больше чем 3,5 %. Главными особенностями материала являются следующие показатели[6]: высокая скорость твердения. Но при этом подвижность смешанной с водой смеси сохраняется достаточно долго. водостойкость. Раствор может твердеть даже под водой. сочетание с разными наполнителями. Причем это могут быть и поверхности, имеющие физико-химическую природу, включая и сталь. Независимо от условий окружающей среды, затвердевшая смесь сохраняет прочность и целостность достаточно долго. Тампонажный цемент бывает нескольких видов. Все они отличаются по разным параметрам. Так, по составу веществ материал бывает таких типов: I – без добавок; II – с миндобавками; III – со спецдобавками. Они используются, чтобы регулировать плотность раствора. Материал III типа бывает утяжелённым (Ут) и облегченным (Об). Кроме того, каждый тип материала подразделяется на виды, предназначенные для использования при нормальных (25-50), низких (15-24), умеренных (51-100) или повышенных (101-150) температурах. Для определения марки материала применяется специальная маркировка. Цемент тампонажный – ПЦТ. Сульфатостойкость - СС. Средняя плотность. Максимально допустимая температура при выполнении работ. Пластификация или гидрофобизация. Обозначаются как Пл, Гф. Стандартный показатель. Пример: ПЦТ-I-СС-100. Обозначение несет такую информацию: материал является тампонажным портландцементом, не содержащим добавок, является сульфатостойким. Предназначен для использования при температуре от 51 до 100 градусов. ПЦТ-III-УТ1-100. Это тампонажный вид портландцемента, облегченный тип с плотностными показателями 2,1 г/см3. Можно работать с материалом при умеренной температуре. ПЦТ-III-Об5-50 - цемент тампонажный. Является облегченным типом. Обладает плотностными показателями 1,5 г/см3. Допускается к работе при нормальных температурах. Используется тампонажный цемент в строительстве при возведении некоторых жилых или промышленных объектов. Но чтобы материал смог выполнить предназначенную задачу, обеспечить герметичность и надежность созданного сооружения и при этом был экологически безопасным, он должен быть качественным, а состав – соответствующим сложности и особенностям поставленных задач. Для этого созданные смеси проходят проверку. Есть разные методы испытания тампонажного цемента, чем и занимаются специализированные лаборатории. Они определяют следующие показатели: плотность (удельный вес); реологические свойства; время загустевания; водоотделение; фильтрационные потери; предел прочности; устойчивость перед ультразвуком; проницаемость застывшего материала жидкостями, газом, воздухом. Заключение Наиболее простым способом осушения котлованов является открытый водоотлив, но область его применения ограничена в основном котлованами в скальных и плотных грунтах. В котлованах, сложенных мягкими грунтами, наиболее распространенным способом осушения является грунтовое водопонижение. Однако стоимость и объемы работ по монтажу и эксплуатации систем водопонижения значительны. Так, стоимость грунтового водопонижения достигает 5% стоимости строительно-монтажных работ по гидроузлу в целом. Наибольшие затраты по водоотливу связаны с эксплуатацией водопонизительных систем. Они составляют от 60 до 90% общих расходов на водопонижение. В связи с этим изыскание резервов сокращения стоимости осушения котлованов должно идти прежде всего по пути снижения эксплуатационных расходов. Решение этой задачи осуществляется в настоящее время по следующим основным направлениям: интенсификация водоотбора и повышение водозахватной способности водопонизительных средств; уменьшение общего расхода откачиваемой воды; выбор рациональных схем водоотлива и водопонижения на разных этапах в увязке с графиком и технологией производства работ в котловане; автоматизация системы водоотлива и водопонижения. Основным методом укладки тампонажного слоя является способ ВПТ (вертикально перемещающиеся трубы). Это диктуется наименьшими затратами и простотой исполнения. Однако имеет место и способ восходящего раствора. К основным недостаткам данной технологии можно отнести значительный расход металла на трубы и шахты, что увеличивает общую стоимость работ, ненадежное заполнение пустот и строгие требования к составу раствора. Преимуществами метода ВР являются уменьшенный расход цемента (по сравнению с методом ВПТ), снижение вероятности расслоения бетона, применение в широком диапазоне глубин. Список использованных источников СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83 Производство гидротехнических работ. Часть 1. Общие вопросы строительства. Земляные и бетонные работы. Учебник для вузов. - М.: Издательство АСВ, 2012. - 488 с. Производство гидротехнических работ. Часть 2. Производство подземных работ и специальные способы строительства. Учебник для вузов. - М.: Издательство АСВ, 2012. - 366 с. Арсентьев А.И., Букин И.Ю., Мироненко В.А. Устойчивость бортов и осушение карьеров. М.: Недра, 1982. 165 с. Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хронин В.В., Коваленко В.С. Проектирование карьеров. – 3-е изд. перераб. – М.:Высшая школа, 2009. 696 с. Ануфриева Е.В., Клочко Б.Г. Технологические свойства бетонов и растворов для подводного бетонирования // Наука и прогресс транспорта. 2009. |