Искусственное ограждение выемок от грунтовых вод

При устройстве выемок в водоносных слоях работы можно вести под защитой водонепроницаемой ледяной стенки из замороженного грунта или при помо­щи тиксотропных противофильтра-ционных экранов.

Искусственное замора­живание грунтов применяют при проходке шахтных стволов, тон­нелей метрополитенов и других соору­жений, возводимых в тяжелых гидро-

геологических условиях, создавая во­круг них временные водонепроницаемые ледяные стенки (рис. II 1.5, а). Для этого по периметру выемки погружают колонки, состоящие из наружных за­мораживающих и внутренних питаю­щих труб, соединенных трубопроводом, по которому нагнетается специальная жидкость — рассол (раствор хлорида кальция и других солей, имеющих низ­кую температуру замерзания), охлаж­денный холодильной установкой до минус 2О...45°С. В результате цирку­ляции раствора вокруг колонок образу­ются ледяные столбы замороженного грунта, которые, постепенно увеличи­ваясь в диаметре, соединяются между собой в сплошную стену. Раствор, по­глотив часть тепла из грунта, возвра­щается в холодильную установку, где под действием аммиака или углекисло­ты охлаждается и затем вновь поступает в систему труб. Температуру раствора принимают на 1О...15°С ниже требуе­мой температуры грунта.

Тиксотропные проти-вофильтрационные эк­раны (диафрагмы) устраивают, ис­пользуя свойство тиксотропной суспен­зии в состоянии покоя затвердевать и снова превращаться в жидкость при перемешивании.

Суспензию приготовляют из бентони­товой глины, способной абсорбировать, т. е. поглощать, воду в количестве до 7 раз большем собственной массы, а после водонасыщения загустевать, при­обретая гидрофобные (водоотталкива­ющие) качества.

' Для устройства тонких (0,15...0,25 м) противофильтрационных экранов при­меняют машины, в основу которых по­ложены принципы действия: ударный, режущий и водовоздушный.

С помощью машин ударного действия (копров) вплотную друг к другу забива­ют ряд стальных шпунтин-инъекторов двутаврового сечения (рис. II 1.5, б). Затем первую погруженную шпунтину извлекают гидравлическим экстракто­ром, а оставшуюся в грунте полость постепенно заполняют тиксотропной су­спензией, которую нагнетают под дав­лением до 6 МПа через трубу, приварен­ную к двутавру. Извлеченную шпунтину переставляют на новое место вплотную

к установленному ряду и вновь погружа­ют. Процесс повторяют по фронту буду­щей выемки до полного ограждения ее водонепроницаемым экраном.

Щели для последующего заполнения суспензией можно нарезать машинами с режущим рабочим органом (баром), конструкция которых аналогична кон-

струкции машин для разработки мерз­лых грунтов (рис. II 1.5, в).

Для нарезания щелей можно также применять установку, в которой в ка­честве режущего органа использован канат (рис. III.5, д). По периметру про­буривают скважины, в которые опус­кают штанги, оборудованные сверху грузами, а внизу блоками, через которые протягивают канат. Канат, приводи­мый в движение от натяжных станций, распиливает массив грунта.

Способ устройства противофильтра-ционных экранов с использованием во-довоздушной струи заключается в сле­дующем: в пробуренную скважину опу­скают подвешенную к крану специаль-- ную гидромониторную установку (рис. III.5, г),-с помощью которой размывают и вытесняют грунт на поверхность су­спензией, поступающей под давлением из инъекторной головки.

Рис. 111.5. Искусственное ограждение выемок от грунтовых вод:

а — схема замораживания грунта; б — устройство тиксотропного противофильтрационного экрана с примене­нием шпунтин-инъекторов; в — то же, баровых машин; г — то же, с помощью водовоздушной струи; д — то же, методом «резания канатом»; / — замораживающие колонки; 2 — столбы смерзшегося грунта; 3 — котлован; 4 — наружная труба; 5 — внутренняя труба; 6 — ограждение из смерзшегося грунта; 7 — противофильтраци-онный экран; 5 — трубы для подачи суспензии, приваренные к шпунтинам; 9 — шпунтина, извлекаемая из грунта; 10 — то же, погружаемая; // — трактор; 12 — рабочий орган с барами; 13 — вытесненный на поверхность грунт; 14 — штанга; 15 — направляющая; 16 — инъекторная головка; 17 — мониторная голов­ка; 18 — скважины; 19 — стальной канат; 20 •— груз