Способ восстановления подземного сооружения

 

Изобретение направлено на решение проблемы восстановления подземных сооружений, расположенных в неустойчивых водонасыщенных грунтах. Способ восстановления подземного сооружения включает установление на входе в сооружение камеры, герметизацию его ограждающих конструкций путем замораживания и подъем сооружения на заданную отметку за счет создания повышенного давления под сооружением, путем нагнетания крупнозернистого песка с водой под обделку. Новым является то, что перед операцией нагнетания крупнозернистого песка с водой снимают нагрузку на верхнюю часть обделки сооружения путем создания вокруг сооружения ледогрунтового массива толщиной, обеспечивающей его прочность в процессе подъема сооружения, затем освобождают пространство для его перемещения, для этого подогревают верхнюю часть обделки сооружения и частично оттаивают грунт-плывун, который удаляют внутрь сооружения, образуя над ним свободное пространство. Техническим результатом изобретения является снятие усилий на верхнюю часть обделки при восстановлении подземного сооружения, получившего во время эксплуатации значительную просадку с разгерметизацией ограждающих конструкций. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к восстановлению просевших, потерявших герметичность и, как правило, затопленных специальных подземных сооружений типа метро.

Известны способы восстановления затопленного подземного сооружения, включающие установление на входе в сооружение камеры, герметизацию его внутреннего объема, путем замораживания, подачу в сооружение сжатого воздуха, отвод воды и создание перемычки [1, 2].

Недостатком известных способов является отсутствие широкомасштабности его использования, особенно в условиях, когда подземное сооружение, например метро, установлено в малоустойчивых водонасыщенных грунтах (плывунах). При просадке подземных сооружений теряется герметичность его обделки по всей длине, по этой причине наблюдается вынос плывуна внутрь сооружения вместе с просачивающейся туда водой. Вследствие этого происходят вымывание основания под сооружением и еще большая его просадка. Таким образом происходит саморазвивающийся процесс разрушения подземного сооружения.

Наиболее близким к данному способу изобретения является способ восстановления подземного сооружения, описанный в изобретении [3].

Данный способ включает установление на входе в сооружение камеры, подачу сжатого воздуха, отвод воды, герметизацию ограждающих конструкций (тюбингов), создание повышенного давления под сооружением путем нагнетания под его ограждающую конструкцию смеси крупнозернистого песка с водой через инвентарные или специально созданные отверстия в обделке (тюбингах) и одновременное снижение давления над сооружением путем отбора над ним грунта (плывуна) через пробуренные с поверхности земли заборные скважины и путем перепуска этого грунта сверху вниз через сооружение по трубопроводам с помощью нагнетателей.

Недостатком этого способа является то, что при его реализации давление грунта, воздействующее на верхнюю часть обделки сооружения, снимается только частично. При этом возникают значительные усилия для преодоления сопротивления грунта, расположенного над тоннелем и препятствующего перемещению сооружения.

Задачей изобретения является снятие усилий на верхнюю часть обделки при восстановлении подземного сооружения, получившего в результате эксплуатации значительную просадку с разгерметизацией ограждающих конструкций (стыков тюбингов).

Задача решается за счет того, что в способе восстановления подземного сооружения, включающем установление на входе в сооружение камеры, герметизацию его ограждающих конструкций путем замораживания и подъем сооружения на заданную отметку за счет создания повышенного давления под сооружением путем нагнетания крупнозернистого песка с водой под обделку, согласно изобретению перед операцией нагнетания крупнозернистого песка с водой снимают нагрузку на верхнюю часть обделки сооружения путем создания вокруг сооружения ледогрунтового массива толщиной, обеспечивающей его прочность в процессе подъема сооружения, затем освобождают пространство для его перемещения, для этого подогревают верхнюю часть обделки сооружения и частично оттаивают грунт-плывун, который удаляют внутрь сооружения, образуя над ним свободное пространство.

На чертеже показана технологическая схема осуществления способа.

Способ восстановления подземного сооружения осуществляют следующим образом.

Устанавливают на входе в сооружение шлюзовую камеру, вытесняют сжатым воздухом воду из сооружения, после чего устанавливают по периметру трубчатые теплообменники, по которым подают хладоагент, например жидкий азот, и замораживают все участки обделки и грунтовый массив вокруг сооружения на толщину, обеспечивающую прочность образовавшейся при этом ледогрунтовой стенки в процессе подъема сооружения. После герметизации тюбингов снаружи льдом пробки тюбингов вывинчивают и устанавливают на их место патрубки с обратными клапанами и задвижками. Затем подогревают верхнюю часть сооружения с помощью излучателей теплоты. После этого удаляют жидкий водонасыщенный грунт (плывун) из верхней части сооружения, создавая при этом свободное пространства для его перемещения. Затем через патрубки с помощью, например, бетононасоса нагнетают крупнозернистый песок с водой под основание сооружения, давление под сооружением растет, под воздействием которого сооружение перемещается вверх.

После установки подземного сооружения в изначальное (проектное) положение падачу крупнозернистого песка прекращают, оборудование и трубопроводы демонтируют, в тюбинги устанавливают инвентарные пробки.

Способ осуществляется с помощью устройства, включающего трубчатые теплообменники 1, установленные по внутреннему периметру обделки 2, излучателей теплоты 3, трубопровода 4 для отвода плывуна из верхней зоны внутрь сооружения и трубопровода 5, нагнетателя 6, бункера 7 для подачи крупнозернистого песка в зону под сооружением. Кроме того, на чертеже изображены ледогрунтовый массив - 8, удаляемый плывун - 9, свободное пространство - 10, крупнозернистый песок - 11, зона под обделкой сооружения - 12, запорная арматура - 13, 14.

Устройство работает следующим образом.

По трубчатым теплообменникам 1 подают криогенную жидкость, преимущественно жидкий азот, который замораживает водонасыщенный грунт (плывун) по всему контуру обделки 2, образуя ледогрунтовый массив 8. Затем пробки тюбингов вывинчивают и на их место устанавливают трубопроводы 4, 5 с запорной арматурой 13, 14. После этого верхнюю часть подогревают излучателями 3, в результате чего между обделкой и ледогрунтовым массивом образуется талая зона. Затем открывают задвижку 13 и удаляют водонасыщенный грунт (плывун) 9, который поступает по трубопроводу 4, образуя тем самым свободное пространство 10, необходимое для перемещения сооружения. После этого открывают задвижку 14 и по трубопроводу 5 нагнетателем 6 и бункер 7 подается смесь крупнозернистого песка с водой 11 под обделку сооружения в зону 12. Давление под сооружением растет и оно начинает подниматься вверх.

После установки сооружения в изначальное (проектное) положение ввинчивают инвентарные пробки.

Крупнозернистый песок, расположенный непосредственно за обделкой, будет выполнять роль обратного фильтра, исключая попадание внутрь сооружения плывуна и его просадку по этой причине.

Предложенный способ позволяет восстановить уникальные сооружения, например участки просевшие и затопленные метро, подземные канализационные коллекторы и т.п.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 1. Авторское свидетельство СССР 317809, Е 02 D 19/04.

2. Патент СССР 1838507, Е 02 D 19/04.

3. Патент РФ 2105099, Е 02 D 19/04.

Формула изобретения

Способ восстановления подземного сооружения, включающий установление на входе в сооружение камеры, герметизацию его ограждающих конструкций путем замораживания и подъем сооружения на заданную отметку за счет создания повышенного давления под сооружением путем нагнетания крупнозернистого песка с водой под обделку, отличающийся тем, что перед операцией нагнетания крупнозернистого песка с водой снимают нагрузку на верхнюю часть обделки сооружения путем создания вокруг сооружения ледогрунтового массива толщиной, обеспечивающей его прочность в процессе подъема сооружения, затем освобождают пространство для его перемещения, для этого подогревают верхнюю часть обделки сооружения и частично оттаивают грунт-плывун, который удаляют внутрь сооружения, образуя над ним свободное пространство.

РИСУНКИ

Рисунок 1