Способ укрепления слабого донного грунта в условиях ледового покрытия акватории

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к способу укрепления слабых донных грунтов при формировании подводных оснований. Способ укрепления слабого донного грунта в условиях ледового покрытия акватории включает формирование грунтоцементного свайного массива методом струйной цементации с использованием технологического оборудования. Технологическое оборудование размещают на ледовом покрове, для чего на месте размещения технологического оборудования и вокруг него предварительно исследуют толщину ледового покрова для определения его несущей способности, обеспечивающей возможность размещения на нем технологического оборудования, и в случае недостаточности упомянутой несущей способности толщины указанного ледового покрова повышают его толщину путем наморозки дополнительных слоев льда с соответствующим армированием или без него, а затем в толще льда образуют проемы для прохода технологического оборудования. Технический результат состоит в обеспечении укрепления слабого донного грунта, позволяющего сформировать свайный массив, способный воспринимать значительные несущие нагрузки, в регионах с ледовым покрытием акватории, в частности в арктических условиях, при одновременном сокращении срока строительства и материалоемкости при формировании подводного основания.

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к способу укрепления слабых донных грунтов при формировании подводных оснований.

Традиционным методом строительства оснований на слабых грунтах является замещение слабонесущего грунта на грунт с достаточной несущей способностью. Такой метод применяется в наземном и гидротехническом строительстве. При формировании подводного основания способ сопряжен с высокой стоимостью выполняемых работ (выемка слабого грунта, перевозка его водным или сухопутным транспортом, заполнение освободившегося объема твердым грунтом с обязательным послойным трамбованием и утилизация изъятого грунта), а также несет негативную экологическую нагрузку (СП 23.13330.2011 Свод правил Министерства регионального развития РФ «Основания гидротехнических сооружений» п. 14.5).

Одним из известных методов укрепления слабых грунтов является метод струйной цементации. Этот способ укрепления слабых грунтов без их удаления находит все большее применение в наземном и гидротехническом строительстве. Известны многочисленные примеры применения метода струйной цементации в наземном строительстве, который осуществляется специальными подвижными устройствами, имеющими соответствующую оснастку для проведения бурильных работ и струйной цементации грунта. Однако такие устройства производителями и общепринятой практикой предназначены для работы исключительно с поверхности земли («Укрепление грунтов цементом - современные способы повышения прочности грунтовых оснований для возведения зданий и сооружений» совместная статья НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство» (Якобсон М.Я., Введенская А.С), ГК «Полипласт» (Бычков А.В.), ABI GROUP(Tom Merz), Mai Technic(Alexander Mai), 2016 г.).

Известен также способ укрепления грунта, образующего дно водоема методом стрйной цементации с применением технологических средств струйной цементации и с использованием техники, установленной на специальные плавучие средства. (Данные о плавучем оборудовании корейской фирмы Dong-Аh Geological Engineering Company Ltd. Сайт www.dage.со.kr).

Однако возможность использования известного способа и средств осуществления способа ограничена возможностью работы только в период навигации, когда нет ледового покрова акватории, и требуют специальных устройств по поддержанию их в определенном положении в процессе бурения.

Задачей предполагаемого изобретения является создание способа укрепления слабого донного грунта, позволяющего сформировать свайный массив, способный воспринимать значительные несущие нагрузки, в регионах с ледовым покрытием, в частности в арктических условиях, при одновременном сокращении срока строительства и материальных затрат при формировании подводного основания.

Для этого в способе укрепления слабого донного грунта в условиях ледового покрытия акватории, включающем формирование грунтоцементного свайного массива методом струйной цементации с использованием технологического оборудования, по изобретению технологическое оборудование размещают на ледовом покрове, для чего на месте размещения технологического оборудования и вокруг него предварительно исследуют толщину ледового покрова для определения его несущей способности, обеспечивающей возможность размещения на нем технологического оборудования, и в случае недостаточности упомянутой несущей способности ледового покрова, повышают его толщину путем наморозки дополнительных слоев льда с соответствующим армированием или без него, а затем в толще льда образуют проемы для прохода технологического оборудования. Совокупность новых признаков формулы изобретения позволяют техническому решению обеспечивать формирование свайного массива на слабом донном грунте, способного воспринимать значительные несущие нагрузки, в регионах с ледовым покрытием, в частности в арктических условиях, при одновременном сокращении срока строительства и материальных затрат при формировании подводного основания.

Способ осуществляется следующим образом:

Исследуется толщина ледового покрова и осуществляется расчет несущей способности льда, обеспечивающих работу буровой техники. При недостаточности несущей способности ледового покрова для размещения на нем технологического оборудования выполняют наморозку дополнительных слоев льда с дополнительным армированием или без него. Далее на выбранную площадку ледового покрова перемещают буровую технику, снабженную технологической оснасткой для струйной цементации грунта. Затем осуществляют бурение ледовой толщи, проход толщи воды и углубление в слабый донный грунт путем вращательно-поступательного погружения бура на заданную глубину. При этом отверстия в толще льда выполняют диаметром, соответствующим диаметру бура, что не влияет на прочностные характеристики ледового покрова. При обратном движении бура, он совершает вращение и под высоким давлением через отверстия в его нижней части подается цементный раствор. В результате осуществляется процесс струйной цементации донного грунта, формируются грунтоцементные сваи, диаметр которых может достигать 2 м, образуя свайный массив.

Технический результат от реализации данного способа позволяет:

- осуществить возможность проведения работ по гидротехническому строительству в период ледового покрытия акватории, благодаря чему сократить срок строительства и значительно уменьшить материальные затраты при формировании подводного основания.

Указанные обстоятельства выгодно отличают предлагаемый способ от прототипа.

Способ укрепления слабого донного грунта в условиях ледового покрытия акватории, включающий формирование грунтоцементного свайного массива методом струйной цементации с использованием технологического оборудования, отличающийся тем, что технологическое оборудование размещают на ледовом покрове, для чего на месте размещения технологического оборудования и вокруг него предварительно исследуют толщину ледового покрова для определения его несущей способности, обеспечивающей возможность размещения на нем технологического оборудования, и в случае недостаточности упомянутой несущей способности толщины указанного ледового покрова повышают его толщину путем наморозки дополнительных слоев льда с соответствующим армированием или без него, а затем в толще льда образуют проемы для прохода технологического оборудования.