Способ создания траншейной глинистой завесы

Авторы патента:

E02D31/00 - Исследование грунта основания на стройплощадке (исследование с применением бурения или специально предназначенное для бурения E21B 25/00; E21B 49/00; определение химических или физических свойств материалов вообще G01N, например отбор проб G01N 1/00)

E02B3/16 - противофильтрационные устройства или швы (швы в фундаментах E02D 29/16; уплотнение швов, не ограниченное гидротехническим применением E04B 1/68)

Владельцы патента RU 2771680:

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение «Бентонит» (RU)

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к созданию противофильтрационных завес в грунтовых массивах для локализации и предотвращения миграции загрязняющих веществ из заглубленных, подземных и надземных объектов накопления и захоронения отходов различного класса. Технический результат - повышение долговечности гидроизоляционного экрана. Способ создания траншейной глинистой завесы включает разработку траншеи по технологии «стена в грунте» с параллельным заполнением бентонитовым буровым раствором на основе бентонитового порошка и технической воды при их соотношении (5-10):(90-95). Заполнение траншеи производят высокопластичным составом вяжущей композиции на основе бентонитовых глин и воды, плотностью 1,20-1,25 г/см³, под давлением 2,0-4,0 атм через подающие патрубки с замещением и параллельной откачкой бурового раствора отводящими патрубками. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область техники

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности, к созданию противофильтрационных завес в грунтовых массивах для локализации и предотвращения миграции загрязняющих веществ из заглубленных, подземных и надземных объектов накопления (бассейнов, амбаров, хранилищ, резервуаров, емкостей, бункеров, полигонов, зданий и сооружений) и захоронения отходов различного класса.

Предшествующий уровень техники

Для создания противофильтрационных завес в грунтовых массивах весьма распространена инъекционная технология, суть которой заключается в нагнетании в грунт изоляционного затвердевающего или гелеобразующего материала. Подача материала может производиться с использование насосов среднего давления 5-20 атм, при этом ударно-вращательный механизм выполняет бурение грунта и подает раствор вглубь. Раствор, располагаясь в полостях, капиллярных трактах, в поровом пространстве грунта снижает, общий коэффициент фильтрации грунта.

Такой способ укрепления грунта раскрыт в патенте на изобретение RU 2439246, опубликованном 10.01.2012, который включает бурение скважин, установку в них инъекторов, имеющих перфорированную часть, нагнетание через инъекторы под пригрузом инъекционного цементного раствора в грунт с обеспечением его гидроразрыва при давлении 5-20 атм, причем инъекторы после укрепления грунта не извлекают из него. При этом в цементный раствор, состоящий из цемента и воды, добавляют, или глину бентонитовую, или жидкое стекло, или глину бентонитовую и жидкое стекло, или цементную пыль и жидкое стекло, или цементную пыль, глину бентонитовую и жидкое стекло, или цементную пыль, песок мелкой фракции и жидкое стекло.

Также известен патент на полезную модель RU 131747, опубликованный 27.08.2013, в котором описан противофильтрационный экран, выполненный в виде единого грунтоцементного армированного массива, состоящего из металлических, неизвлекаемых инъекторов в виде труб диаметром 32-92 мм, которые имеют глухую и перфорированную части, забитых в предварительно пробуренные скважины, расположенные в шахматном порядке в несколько рядов, а через инъекторы в грунт под пригрузом введен инъекционный глинобентонитово-цементный или цементно-песчаный раствор, причем расстояние между инъекторами находится в обратной зависимости от коэффициента фильтрации водонасыщенного грунта в месте производства работ. Инъекцию ведут под рабочим давлением от 5-15 атм.

Основным недостатком технологии инъектирования при давлениях 5-20 атм через стальные инъекторы является то, что изоляционный материал проникает неравномерно в грунтовый массив и образует элементы экрана (сваи) неправильной конфигурации и неравномерной толщины по длине, что усложняет проведение контроля качества работ и контроля расхода изоляционного материала, а также снижают общую надежность конструкции.

Для устройства противофильтрационных завес и экранов широко известны конструкции с применением буроинъекционных свай, например, противофильтрационная защитная конструкция, раскрытая в патенте на изобретение RU 2211283, опубликованном 27.08.2003, которая включает выполненные в грунте на расстоянии друг от друга буроинъекционные сваи. Сваи выполняют путем погружения в грунт тела вращения, затем в устье образованной скважины с вставленным телом вращения подают закрепный и/или противофильтрационный материал и производят вывинчивание тела вращения на дневную поверхность за счет его обратного вращения.

Недостатками свайных конструкций являются потребность в технике с рабочей массой более 50 т, для устройства свай, а также динамические воздействия на объекты, расположенные в зоне работы такой техники. Также, невозможно выполнять работы в условиях склонов, на скальных грунтах.

Также известна технология создания противофильтрационных завес из грунто-цементных свай с применением технологии струйной цементации «Jet-grouting».

В патенте на изобретение RU 2467126, опубликованном 20.11.2012, описывается способ устройства сваи, которую выполняют в два приема - прямого и обратного хода буровой колонны. Во время прямого хода производят бурение скважины. Буровой раствор поступает через открытый прямой клапан в буровой наконечник для удаления шлама в процессе бурения. В качестве бурового раствора используется вода, бентонитовый или цементный раствор. При обратном ходе буровой колонны с одновременным подъемом и вращением буровой колонны в сопла, расположенные на нижнем конце буровой колонны, под высоким давлением подают рабочую бетонную смесь с равномерно распределенным по объему смеси армирующим наполнителем, вес которого составляет от 1 до 4% от общего веса формируемой грунтобетонной сваи.

К недостаткам данной конструкции относятся: наличие «холодных» швов в бетоне между соседними сваями, переменный диаметр свай в зависимости от типа грунтов, высокий коэффициент фильтрации бетона свай вследствие смешивания его с местным грунтом и общего снижений качества цементного камня в структуре бетона. Так же данная грунтобетонная свая подвержена появлению трещин при деформациях и осадках грунта.

В патенте на полезную модель RU 146414, опубликованном 10.10.2014, описана монолитная железобетонная стена в грунте, состоящая в продольном направлении из отдельных монолитных железобетонных секций, соединенных между собой при помощи ограничителей, отличающаяся тем, что каждая монолитная железобетонная секция помещена в гибкую несъемную опалубку в виде объемного открытого сверху пенала из геосинтетического материала, например геомембраны.

Задача, поставленная в предлагаемой полезной модели, направлена на повышение долговечности монолитной железобетонной стены в грунте за счет повышения ее защищенности от воздействия грунтовых вод, а также на повышение гидроизоляции подземного или заглубленного сооружения, стены которого имеют такую конструкцию.

К недостаткам данной конструкции относятся: сложность выполнения работ, расширение номенклатуры применяемых материалов, а также есть риск повреждения текстильного материала при выполнении работ. Также в патенте применяются материалы, имеющие различные коэффициенты температурного расширения, что дополнительно может привести к разрушению защитного слоя. Данная конструкция ограничена по глубине разработки т.к. при глубинах свыше 20 м технологически обеспечить контроль целостности текстильных материалов невозможно.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является способ возведения в грунте водонепроницаемой стены, раскрытый в авторском свидетельстве SU 1392202, опубликованном 30.04.1988. Суть изобретения заключается в том, что в грунте отрывают траншею под защитой водно-бентонитовой суспензии. На дно траншеи подают цементный раствор и эрлифтом перекачивают цементный раствор в водно-бентонитовую суспензию с дальнейшей циркуляцией до образования однородной водно-цементно-бентонитовой смеси.

К недостаткам данной конструкции относятся: сложность выполнения работ по смешиванию для обеспечения высокой равномерности перемешивания. Есть технологические сложности по контролю качества готового элемента стены. Цемент, являясь коагулянтом для бентонитовой суспензии, приводит к снижению изоляционных свойств данного материала.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание долговечного элемента противофильтрационного экрана - траншейной глинистой завесы с коэффициентом фильтрации в диапазоне 1×10^-11 - 1×10^-12 м/с, с применением которого возможно выполнение противофильтрационного экрана высокой сплошности.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является долгосрочная изоляция грунтовых вод и природного грунта от миграции загрязняющих веществ из объектов размещения отходов за счет применения противофильтрационного экрана, изготовленного из материалов на основе природной бентонитовой и/или другой глины.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе создания траншейной глинистой завесы, включающем разработку траншеи по технологии «стена в грунте» с параллельным заполнением бентонитовым буровым раствором на основе бентонитового порошка и технической воды при их соотношении (5-10):(90-95), заполнение траншеи производят высокопластичным составом вяжущей композиции на основе природных минеральных компонентов из группы: смектитов, например, бентонитовых, бентонитоподобных, каолиновых, иллитовых, аттапульгитовых/палыгорскитовых смешаннослойных глин, и/или из группы цеолитов, цеолитоподобных минералов и воды, плотностью 1,20-1,25 г/см³, под давлением 2,0-4,0 атм через подающие патрубки с замещением и параллельной откачкой бурового раствора отводящими патрубками.

Указанный технический результат достигается также за счет того, что в качестве пластифицирующих добавок к высокопластичной вяжущей композиции используются фосфорсодержащие комплексоны, а в качестве гидрофобизирующих добавок к высокопластичной вяжущей композиции используются основные соединения щелочных и щелочноземельных металлов.

Раствор на основе бентопорошка строительных марок при бурении выполняет функцию стабилизации стенок траншеи и снижения гидростатического давления грунтовых вод в водонасыщенных грунтах.

Для обеспечения максимальной сплошности тела завесы заполнение траншеи необходимо производить снизу - вверх.

При создании траншейной глинистой завесы происходит заполнение траншеи и пустот обрабатываемого грунта гелеобразной структурой. Активное поглощение грунтовой воды материалом грунтоглинистой сваи происходит по кристаллическому и осмотическому механизмам набухания за счет присутствия в составе высококоллоидального компонента. Связывание поглощенной воды за счет электростатических сил компонентами состава приводит к снижению коэффициента проницаемости грунта. Получаемое в результате устойчивое гелеобразное тело имеет коэффициент фильтрации в диапазоне 1×10^-11 - 1×10^-12 м/с.

Краткое описание фигур чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена технологическая схема приготовления и подачи глинистого состава к траншее;

на фиг.2 - технологическая схема устройства траншейной глинистой завесы.

Вариант осуществления изобретения

Состав работ по устройству траншейной глинистой завесы включает:

1. Приготовление бентонитового бурового раствора;

2. Приготовление высокопластичной вяжущей композиции ;

3. Разработка траншеи с параллельным заполнением буровым раствором;

4. Установка подающего патрубка в нижнее положение, не доходя до дна траншеи на 200 - 1500 мм;

5. Подъем подающего патрубка с одновременной подачей высокопластичного вяжущего состава и удалением вытесняемого бурового раствора;

6. Извлечение подающего и отводящего патрубков и перемещение агрегата на новую точку.

Приготовление высокопластичного вяжущего состава осуществляется в результате диспергирования агента на основе природных минеральных компонентов, который хранится в силосе (1) в водной фазе.

Высокопластичный вяжущий состав на основе бентонитового порошка из силоса (1) и техническая вода из емкости для воды (2) подаются в миксерную установку (3), где происходит перемешивание в смесителе (4) при скорости вращения 10000 об/мин в течение 10 мин и при их соотношении (5-10):(90-95), после чего в полученную суспензию последовательно вводят микронаполнитель, пластифицирующую добавку и гидрофобизирующую добавку. Время перемешивания суспензии после введения каждой из добавок составляет 5 мин. Готовую высокопластичную вяжущую композицию направляют насосом для перекачки (5) в накопитель раствора (6).

Из накопителя (6) высокопластичная вяжущая композиция плотностью 1,20-1,25 г/см³ посредством насоса для перекачки (7) подается в траншею (8) под давлением 2,0-4,0 атм через подающий патрубок (9) с замещением и параллельной откачкой бурового раствора отводящими патрубками (10), через которые удаляются остатки бурового раствора.

Выполненная заявленным способом траншейная глинистая завеса (11) по сравнению с наиболее близким аналогом SU 1392202 имеет следующие преимущества:

1) Противофильтрационный экран из траншейной глинистой завесы не имеет холодных швов, характеризуется высокой сплошностью и перекрываемостью соседних элементов, что значительно увеличивает изоляционные свойства экрана.

2) Траншейная глинистая завеса имеет гелеобразное состояние и имеет потенциал для набухания глинистого наполнителя вследствие чего обладает более высокой устойчивостью к вибрационным воздействиям, а также к деформациям грунта.

3) При применении в качестве изоляционного агента высокопластичных глинистых материалов готовая траншейная глинистая завеса не оказывает негативного воздействия на окружающую среду, не подвержена старению и коррозии, поскольку в конструкции не используются металлические армирующие элементы.

4) Траншейная глинистая завеса за счет применения изоляционного агента высокопластичных глинистых материалов обладает высокой сорбционной емкостью к основным радионуклидам и тяжелым металлам.

1. Способ создания траншейной глинистой завесы, включающий разработку траншеи по технологии «стена в грунте» с параллельным заполнением бентонитовым буровым раствором на основе бентонитового порошка и технической воды при их соотношении (5-10):(90-95), отличающийся тем, что заполнение траншеи производят высокопластичным составом вяжущей композиции на основе бентонитовых глин и воды, плотностью 1,20-1,25 г/см³, под давлением 2,0-4,0 атм через подающие патрубки с замещением и параллельной откачкой бурового раствора отводящими патрубками.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пластифицирующих добавок используются фосфорсодержащие комплексоны, а в качестве гидрофобизирующих добавок используются основные соединения щелочных и щелочноземельных металлов.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно способу сооружения накопительного амбара. Способ строительства накопительного амбара включает выемку грунта, сооружение обвалования и укладку на дно и стенки амбара гидроизоляционного экрана.

Способ определения времени прорыва предотвращающих просачивание подкладок на свалке // 2687695

Изобретение относится к области техники предотвращения просачивания на свалке, а именно к способу вычисления времени прорыва предотвращающих просачивание подкладок. Способ определения времени прорыва предотвращающих просачивание подкладок на свалке включает следующие этапы: (a) выявление образца фильтрата свалки для определения начальной концентрации C0 типичных загрязняющих веществ и мониторинг напора h фильтрата свалки; (b) определение причиняющей вред или вызывающей загрязнение концентрации CA загрязняющих веществ согласно функциональной направленности местных подземных вод свалки; (c) определение посредством исследований параметров, относящихся к предотвращающим просачивание подкладкам, и параметров, относящихся к миграции загрязняющих веществ, при этом параметры, относящиеся к предотвращающим просачивание подкладкам, включают толщину z предотвращающих просачивание подкладок, коэффициент k проницаемости подкладок и пористость n материала подкладок; при этом параметры, относящиеся к миграции загрязняющих веществ, включают эффективный коэффициент Da* диффузии, коэффициент Dm механической дисперсии загрязняющих веществ в предотвращающих просачивание подкладках и коэффициент Rd замедления адсорбции предотвращающих просачивание подкладок на загрязняющие вещества; и (d) вычисление времени t прорыва предотвращающих просачивание подкладок по приведенной зависимости.

Способ гидрогеодинамической очистки от нефтепродуктов водоносных пластов и гидрогеодинамическая ловушка для нефтепродуктов // 2666561

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована на нефтехранилищах светлых нефтепродуктов при устранении загрязнения подземных вод. Технический результат - повышение безопасности извлечения нефтепродуктов за счет увеличения гравитационной емкости трещиноватых интрузивных пород зоны насыщения в центре гидрогеодинамических ловушек - для снижения размеров и глубины формирования опасных газогеохимических метановых ореолов.

Система защиты от подземной миграции радиоактивных жидких отходов подземной атомной электростанции // 2648364

Изобретение относится к системе безопасности подземных атомных электростанций, и более конкретно, к системе безопасности подземной атомной электростанции от подземной миграции радиоактивных жидких отходов. Система безопасности подземной атомной электростанции содержит защитный слой (S) шахты реактора, при этом защитный слой (S) содержит внутреннюю футеровку (S1), дренажный слой (S3) и заполняющий трещины слой (S2).

Способ изготовления изоляционной дренажной плиты, а также изоляционная дренажная плита // 2646903

Изобретение относится к способу изготовления изоляционной дренажной плиты с использованием вспениваемых и/или предварительно вспененных полистирольных частиц и органического связующего материала. Согласно изобретению вспениваемые и/или предварительно вспененные полистирольные частицы покрываются органическим связующим материалом, загружаются в пресс-форму и подвергаются процессу окончательного вспенивания, причем для покрытия вспениваемых и/или предварительно вспененных полистирольных частиц применяется порошкообразный органический связующий материал, который активируется подведением влаги и/или тепла, так что образуется, по меньшей мере, частично обволакивающая полистирольные частицы пленка связующего материала, которая уменьшает расширение полистирольных частиц во время процесса окончательного вспенивания.

Способ консервации и изоляции промышленных отвалов // 2636174

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к созданию водонепроницаемого слоя для консервации промышленных отвалов, препятствующего загрязнению природной среды токсичными компонентами в результате инфильтрационных и эрозийных процессов. Способ консервации и изоляции промышленных отвалов включает создание водонепроницаемого экрана под основанием, нагнетание смеси.

Способ возведения противофильтрационного экрана земляного амбара-накопителя отходов бурения // 2595740

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к способам борьбы с фильтрацией загрязненных стоков из земляных амбаров-накопителей отходов бурения нефтяных и газовых скважин. Способ включает подготовку грунтового основания, покрытие дна и боковых стенок земляного амбара-накопителя отходов бурения выравнивающим подстилающим слоем, последующую укладку на подстилающий слой полиэтиленовой пленки.

Мембраны // 2581869

Изобретение относится к полиолефиновой мембране, пригодной для использования в гидроизоляционных приложениях. Мембрана включает слой (A) и слой (B), где слой (A) содержит композицию (i), содержащую следующие полимерные компоненты, причем все процентные величины относятся к массе: a) от 10 до 40% пропиленового гомополимера и/или сополимера, содержащего более 85% пропилена и имеющего не растворимую в ксилоле фракцию, составляющую при комнатной температуре более чем 80%; и b) от 60 до 90% одного или нескольких сополимеров α-олефина и этилена, содержащих менее чем 40% этилена и имеющих растворимую в ксилоле фракцию, составляющую при комнатной температуре более чем 70%; причем количества (a) и (b) приведены по отношению к суммарной массе (a) и (b); и слой (B) содержит этиленовый гомополимер и/или сополимер, имеющий плотность от 0,915 до 0,980 г/см3; причем указанный слой (B) по меньшей мере частично связан со слоем (A).

Способ гидроизоляции накопителей жидких токсичных отходов // 2473744

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для гидроизоляции и восстановления нарушенной влагозащиты. .

Способ охраны грунтовых вод от загрязнения отходами шламохранилищ // 1565968

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в обогатительном производстве при гидроизоляции шламохранилищ (ШХ), для охраны грунтовых вод от загрязнения, а также может быть использовано в горном строительстве для охраны вод от истощения, охраны земель от проседания дневной поверхности, от образования овражной эрозии.

Способ рекультивации участков хранения твердых бытовых отходов // 2771018

Изобретение относится к способам рекультивации участков хранения твердых бытовых отходов малых населенных пунктов и предназначено для защиты грунтовых вод от загрязнения. Способ рекультивации участка хранения твердых бытовых отходов включает оборудование открытого контурного дренажа и отрывку емкости для сбора и отвода воды.