Пиротехнический способ закрепления подпочвы с низкой несущей способностью

Пиротехнический способ закрепления подпочвы с низкой несущей способностью состоит в следующем: определяют параметры подлежащего закреплению слоя почвы, бурят нетабулированные вертикальные взрывные скважины в точках пересечения сетки квадратов или равносторонних треугольников, выбирают, подготавливают и поджигают продолговатые заряды, и отличается тем, что бурят взрывные скважины диаметром от 0,02 до 1,5 м и глубиной до 50 м с использованием струи воды либо шламовой или глинистой суспензии, причем взрывные скважины разнесены на расстояние от 3 до 25 м, причем расстояние обратно пропорционально толщине подлежащего закреплению слоя почвы. Заряды, совокупная длина которых не должна превышать толщину подлежащего закреплению слоя, состоят из нескольких небольших элементарных зарядов, разнесенных на расстояние от 1 до 10 м по глубине взрывной скважины. Нижний конец каждого заряда фиксируют стержнем, диаметр которого больше диаметра взрывной скважины. Элементарные заряды поджигают последовательно от самого верхнего до самого нижнего с задержкой от 0,05 до 10 миллисекунд в одной серии начиная с одной из сторон подлежащего закреплению участка почвы, причем их последовательный поджиг выполняют по отдельности или небольшими группами с определенными задержками по времени. Перед бурением взрывных скважин на подлежащий закреплению участок наносят слой рыхлого грунта толщиной от 0,5 до 20 м. Рыхлый грунт заполняет взрывные скважины после проведения взрывов. Элементарные заряды закрепляют в вертикальном направлении во взрывных скважинах с помощью распорных стержней из дерева, пластика или металла. 2 з.п. ф-лы.

 

Предметом настоящего изобретения является пиротехнический способ закрепления подпочвы с низкой несущей способностью (такие почвы называют также слабыми). Данный способ применим в строительстве гражданских зданий, портовых сооружений, автострад, дорог, аэропортов, железнодорожных линий и пр.

При реализации подобных пиротехнических способов используется энергия ударных волн, возникающих при взрыве зарядов. Так, например, раскрытый в патенте Польши №151405 способ уплотнения насыщенной несвязной почвы заключается в использовании зарядов, длина которых составляет, по меньшей мере, четвертую часть толщины подлежащего уплотнению почвенного слоя, а масса g=k×Н1/2 кг/погонный метр, где Н - толщина уплотняемого почвенного слоя, a k - эмпирический коэффициент, зависящий от гранулометрического состава и компактности почвы, который выбирают в пределах от 0,3 до 1,0 кг/м2. Заряды закладывают в нетабулированные взрывные скважины (шпуры) с образованием, по меньшей мере, трех параллельных слоев. В каждом из слоев заряды размещают в вершинах сетки равносторонних треугольников. Длина сторон этих треугольников равна четверти радиуса эффективного действия ударной волны. Слои располагают таким образом, чтобы вершины треугольников одного слоя были сдвинуты по отношению к вершинам треугольников следующего слоя на половину длины стороны треугольника. Расстояние между слоями выбирают таким, чтобы концы зарядов одного слоя находились на плоскости, которая делит пополам по длине заряды следующего слоя. Скважины, диаметры которых могут меняться в пределах от 15 до 30 см, пробуривают с использованием бентонитовой суспензии. Рекомендованный диаметр зарядов - 5-6 см.

В патенте Польши №145208 описан еще один способ уплотнения связной почвы, находящейся под слоем насыщенной несвязной почвы. Здесь используются три последовательно взрываемых серии зарядов. Первую серию продолговатых зарядов закладывают в выполненные в связной почве скважины, которые должны доходить до несущего грунта. Заряды размещают с одинаковыми интервалами, равными четырехкратному радиусу эффективного ударного импульса от взрыва зарядов, причем эти интервалы зависят от массы содержащегося в зарядах взрывчатого вещества. Для последующих серий взрывов применяют иное размещение зарядов.

В процессе выполнения строительных работ чрезвычайно важно, чтобы непосредственно за закреплением подпочвы следовали операции по уплотнению почвы. При такой технологии благодаря осадке грунта, происходящей в ходе строительных работ, будет предотвращаться дальнейшая осадка, обуславливаемая рабочими нагрузками, которые могут превышать допустимые пределы.

В данном изобретении предложен пиротехнический способ закрепления почвы, отличающийся тем, что используют взрывные скважины диаметром от 0,02 до 1,5 м и глубиной до 50 м, пробуриваемые с использованием струи воды либо шламовой или глинистой суспензии, разнесенные на расстояние от 3 до 25 м, причем указанное расстояние обратно пропорционально толщине подлежащего закреплению слоя почвы. Заряды, совокупная длина которых не должна превышать толщину подлежащего закреплению слоя, состоят из нескольких небольших элементарных зарядов, разнесенных друг от друга на расстояние от 1 до 10 м по глубине взрывной скважины. Нижний конец каждого заряда фиксируют стержнем, диаметр которого больше диаметра взрывной скважины. Элементарные заряды поджигают последовательно от самого верхнего до самого нижнего с задержкой от 0,05 до 10 миллисекунд. Последовательность взрывания начинают с одной из сторон участка почвы, подлежащего закреплению. Заряды поджигают по отдельности или небольшими группами с определенными интервалами во времени.

В результате поджига зарядов происходит линейное распространение процесса закрепления почвы по всему подлежащему закреплению участку.

После каждого взрыва вертикальные скважины заполняют рыхлым грунтом под действием силы тяжести вручную или с использованием механических средств, образуя отдельные кучки. Во время поджига соседних зарядов эти кучки действуют в качестве вертикальных стоков, по которым может вытекать вода. Под действием последующих взрывов происходит закрепление насыщенной почвы в кучках.

При работе со связным нерыхлым грунтом типа торфянистого рекомендуется, чтобы перед бурением взрывных скважин на подлежащий закреплению участок был нанесен слой рыхлого грунта, а еще лучше песка. Толщина этого слоя должна находиться в пределах от 0,5 до 20 м. В некоторых геодезических условиях целесообразно использовать более толстый 20-метровый слой, что бывает, например, в случае выполнения работ по закреплению с насыпи наподобие заиленного причала. При возведении портовых сооружений толщина осадочного слоя часто оказывается больше 20 м. После выполнения взрывов несвязный песок или почва заполняет скважины, которые действуют впоследствии в качестве вертикальных стоков.

Рекомендуется также, чтобы элементарные заряды были зафиксированы в вертикальном направлении с помощью распорных стержней из дерева, пластика или металла.

Заявленный способ позволяет получить уплотненную подпочву со структурой, обеспечивающей возможность быстрой консолидации со степенью сжатия Sk>0,9, при этом можно гарантировать, что осадка в процессе эксплуатации будет меньше максимально допустимых значений, установленных строительными нормами.

Сущность изобретения станет более понятной в ходе рассмотрения двух нижеследующих примеров проектов по закреплению подпочвы.

Пример 1

В ходе строительства подхода к новому мосту через реку производили закрепление подпочвы, состоящей из торфа и отложений, со степенью пластичности IL от 0,60 до 0,80. Толщина подлежащей закреплению подпочвы лежала в пределах от 6 до 16 м, при этом кровля слоя слабой почвы начиналась на уровне 1 м под поверхностью земли, а его подошва находилась на глубине до 16 м ниже кровли. Перед проведением закрепительных работ участок покрыли слоем насыпного песка с целью облегчения перемещения машин и обеспечения свободного заполнения взрывных скважин. Благодаря этому была снижена потребность в бульдозерах или рабочей силе для заполнения вручную. Бурение взрывных скважин диаметром от 0,05 до 0,25 м вплоть до подошвы подлежащего закреплению слоя производили с помощью самоходной бурильной машины. При бурении скважин использовали воду без применения бурового раствора. Расстояние между взрывными скважинами, пробуриваемыми в точках пересечения сетки квадратов, выбирали в зависимости от глубины скважины. Так, при толщине подлежащего закреплению слоя почвы от 13 до 16 м сторона квадрата R составляла 4 м; при толщине слоя от 9 до 13 м она была равна 6 м; при толщине от 6 до 9 м - 6 м. Диаметр элементарных зарядов колебался от 2,5 до 10 см, а расстояние между ними, определяемое деревянными распорными стержнями, было менее 2 м. Суммарный вес содержащегося в одном заряде динамита или динаммонита не превышал 4,0 кг. Поджиг производили в рамках одной серии взрывов. Элементарные заряды поджигали последовательно, начиная с самого верхнего и заканчивая самым нижним, с задержкой от 0,05 до 5 миллисекунд. Нижний конец каждого заряда фиксировали с помощью деревянного стержня с диаметром больше диаметра взрывной скважины, что позволило удерживать взрыв внутри скважины. Заряды поджигали один за другим, начиная с одной из сторон закрепляемого участка подпочвы. Закрепление слоя подпочвы явилось результатом наложения друг на друга отдельных процессов стабилизации с интервалами между зарядами, равными 0,75×R. Через четыре с половиной месяца после закрепления была достигнута степень сжатия почвы Sk=0,92.

Пример 2

В ходе сооружения автострады производили закрепление подпочвы, состоящей из слабой пылевидной глины, отложений и слабого мелкозернистого песка со степенью пластичности IL от 0,55 до 0,85 и степенью сжатия ID от 0,25 до 0,40. Толщина подлежащего закреплению слоя подпочвы лежала в пределах от 5 до 6 м. Кровля слоя слабой почвы находилась на уровне 1-1,5 м под поверхностью земли, а его подошва - примерно на 5-6 м глубже. Диаметр зарядов лежал в диапазоне от 1,5 до 5 см, а их длина равнялась толщине закрепляемой подпочвы. Взрывные скважины бурили с помощью стальных бурильных штанг. Суммарный вес содержащегося в одном заряде динамита, динаммонита или аммонита не превышал 2,5 кг. Каждый заряд поджигали таким образом, чтобы верхний элементарный заряд имел запал с задержкой в 1 миллисекунду, средний заряд с задержкой в 3 миллисекунды и нижний с задержкой в 0,5 миллисекунды. Заряды были разнесены на расстояние R=5 м в виде сетки равносторонних треугольников. Было сделано допущение, что закрепляемый участок подпочвы простирался на 0,6R от оси заряда. Заряды поджигали один за другим. Через двадцать одни сутки после закрепления подпочвы средняя осадка грунта составила 0,27 см. Более поздние измерения подтвердили эффективность данного способа: осадка подпочвы была меньше величины, допускаемой строительными стандартами.

1. Пиротехнический способ закрепления подпочвы с низкой несущей способностью, в котором: определяют параметры подлежащего закреплению слоя почвы, бурят нетабулированные вертикальные взрывные скважины в точках пересечения сетки квадратов или равносторонних треугольников, выбирают, подготавливают и поджигают продолговатые заряды, отличающийся тем, что бурят взрывные скважины диаметром от 0,02 до 1,5 м и глубиной до 50 м с использованием струи воды либо шламовой или глинистой суспензии, причем взрывные скважины разнесены на расстояние от 3 до 25 м, причем расстояние обратно пропорционально толщине подлежащего закреплению слоя почвы, причем заряды, совокупная длина которых не должна превышать толщину подлежащего закреплению слоя, состоят из нескольких небольших элементарных зарядов, разнесенных на расстояние от 1 до 10 м по глубине взрывной скважины, причем нижний конец каждого заряда фиксируют стержнем, диаметр которого больше диаметра взрывной скважины, элементарные заряды поджигают последовательно от самого верхнего до самого нижнего с задержкой от 0,05 до 10 мс в одной серии, начиная с одной из сторон подлежащего закреплению участка почвы, причем их последовательный поджиг выполняют по отдельности или небольшими группами с определенными задержками по времени.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед бурением взрывных скважин на подлежащий закреплению участок наносят слой рыхлого грунта толщиной от 0,5 до 20 м, которым заполняются взрывные скважины после проведения взрывов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что элементарные заряды закрепляют в вертикальном направлении во взрывных скважинах с помощью распорных стержней из дерева, пластика или металла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и предназначено для уплотнения несвязных и слабосвязных грунтов на большую глубину под застройку. .

Изобретение относится к строительству ленточных фундаментов на просадочных грунтах. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения свайных фундаментов для зданий и сооружений на грунтах II типа по просадочности. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при подготовке оснований, сложенных просадочными грунтами. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для строительства зданий и сооружений на просадочных грунтах. .

Изобретение относится к области строительства и касается способа понижения уровня грунтовых вод при строительстве и эксплуатации подземных сооружений, расположенных ниже уровня грунтовых вод.

Изобретение относится к фундаментостроению. .

Изобретение относится к строительству ленточных фундаментов, возводимых на просадочных грунтах. .

Изобретение относится к строительству, а именно к способам уплотнения грунта. .

Изобретение относится к строительству, а именно, к способу уплотнения грунта, например, песчаного. .

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Способ предусматривает погружение сооружения путем принятия сооружением балласта и постановку основания сооружения на морское дно. Для этого на морском дне вне зоны постановки сооружения размещают электроды, которые соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока. Погружают сооружение балластированием корпуса платформы до обеспечения расчетного контакта подошвы фундамента корпуса платформы с морским дном. После чего элемент конструкции сооружения подключают к положительному полюсу источника постоянного тока и пропускают электрический ток, обеспечивающий формирование в зоне взаимодействия фундамента с грунтовым основанием области пониженного водонасыщения грунта, обеспечивая консолидацию грунтового основания платформы, по завершении которой электрический ток отключают. В результате физико-химических процессов, происходящих под действием постоянного электрического тока, вокруг анода под корпусом сооружения образуется зона пониженной водонасыщенности, а у поверхности катода увеличивается влажность и создается зона повышенного водонасыщения грунта вне зоны гравитационного сооружения. Свободная вода, скопившаяся около катода, может удаляться с помощью иглофильтра. В результате происходит существенное ускорение процесса консолидации грунта, которая может происходить всего за несколько дней, и повышение прочности грунта, что обеспечивает повышение устойчивости сооружения при меньших массогабаритных размерах сооружения и меньшем количестве балласта. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Преимущественной областью применения изобретения является ускорение консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения гравитационного и свайно-гравитационного типов, установленного на морское дно в районах мелководного шельфа в сложных природных условиях, когда, как правило, грунтовое основание сложено связными грунтами. Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения, устанавливаемого на морское дно, предусматривает погружение сооружения путем принятия сооружением балласта и постановку основания сооружения на морское дно. При этом на морском дне вне зоны постановки сооружения размещают иглофильтры на некотором расстоянии от фундамента сооружения по его периметру, подсоединенные к единой гидравлической системе, в которой создается и поддерживается разрежение вакуумным насосом. Погружают сооружение, балластированием корпуса платформы, до обеспечения расчетного контакта подошвы фундамента корпуса платформы с морским дном с одновременным задавливанием в грунт основания электродов. После чего иглофильтры соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а электроды подключают к положительному полюсу источника постоянного тока и пропускают электрический ток, обеспечивающий формирование в зоне взаимодействия фундамента с грунтовым основанием области пониженного водонасыщения грунта, обеспечивая консолидацию грунтового основания платформы, по завершении которой электрический ток отключают. Техническим результатом является снижение материалоемкости и трудоемкости при создании гидротехнического сооружения, снижение объема балласта для обеспечения заданной устойчивости гидротехнического сооружения за счет снижения порового давления в грунте, формирующегося в процессе установки сооружения на морское дно, и повышение устойчивости и несущей способности грунтового основания гидротехнического сооружения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области инженерной подготовки оснований под строительство различных объектов, в частности к уплотнению и укреплению малосвязанных обводненных слоев грунтов при строительстве автомобильных дорог. Способ преобразования строительных свойств малосвязанных обводненных грунтов состоит из создания на поверхности уплотняемого массива подушки из дренирующего материала, бурения скважин, размещения в них зарядов взрывчатых веществ, взрывания скважинных зарядов с образованием взрывных полостей и заполнения их осыпающимся из подушки дренирующим материалом. Высота дренажной подушки из инертного материала берется не менее радиуса цилиндрической зоны камуфлетного уплотнения (RK) скважинного заряда взрывчатого вещества. Скважины на карте уплотнения размещают в вершинах углов правильных многоугольников с расстоянием от центра многоугольника до оси заряда, равным радиусу зоны камуфлетного уплотнения грунта (RK). Скважина бурится через слой дренажной подушки, слой малосвязанного обводненного грунта, частично в подстилающем минеральном основании - дно скважин находится в подстилающем слое минерального основания на глубине под слоем малосвязанного обводненного грунта. Заряд выполнен в гидроизолирующей оболочке со стопорным механизмом из порошкообразного, гранулированного или патронированного взрывчатого вещества, чувствительного к инициирующему импульсу линейного инициатора, проложенного вдоль всей колонки заряда взрывчатого вещества внутри гидроизолирующей оболочки и установлен в скважине таким образом, что нижний и верхний торцы заряда высотой находятся соответственно в подстилающем слое минерального основания грунта и слое дренажной подушки. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования строительных свойств малосвязанных обводненных грунтов взрывами зарядов взрывчатого вещества, обеспечивающих более полное разрушение структуры слоя уплотняемого грунта, повышение плотности малосвязанных обводненных грунтов, обеспечение образования дрен в виде цилиндрических полостей на всю высоту уплотняемого грунта, снижение трудозатрат и стоимости подготовки грунтового основания к возведению объектов. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх