Производство работ при силикатизации

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.