Проходка участка подземного коллектора в г. Москве. С точки зрения возможности применения электроосушения в подземном строительстве большой интерес представляет работа, выполненная трестом Мосподземстрой по проекту НИИОСП при сооружении участка коллектора для Московского автодорожного института.
В настоящее время сооружение подземных коллекторов в г. Москве осуществляется подземным способом с применением проходческих щитов. Необходимость в применении электроосушения была вызвана сложностью гидрогеологических условий по трассе коллектора и большими в связи с этим трудностями в осуществлении щитовой проходки. Щиты заплывали плывуном и отклонялись вниз или вверх от проектной трассы.
Трасса коллектора проходит в песках древнеаллювиальных отложений. Сверху залегает культурный слой мощностью 0,6—2,5 м. Под ними помещены современные аллювиальные отложения, представленные мелко- и среднезернистыми песками, местами глинистыми, с включением гравия и гальки. Мощность этих отложений не превышает 1,6 ж. Следующим по глубине залегания слоем являются тонкие супеси с редкими включениями щебня, мощность этих отложений 2,5 м. Затем следуют подморенные пески от тонко- до среднезернистых, местами сильно глинистых. Мощность этих отложений колеблется в пределах 2,9—4 м.
Уровень грунтовых вод находится на глубине 2,1 ж от поверхности. При проходке коллектора щит прорежет подморенные водоносные пески на глубине от 5,3 до 6,7 м. Основанием коллектора будут служить эти же пески. Их коэффициент фильтрации 0,95—1,5 м/сутки.
На рис. 143 показан участок проходки коллектора щитом с применением электроосушения. Вдоль трассы коллектора по обеим ее сторонам на расстоянии 1,9—2,2 м от оси коллектора были погружены два ряда иглофильтров на глубину 7,8 м.
Расстояние между иглофильтрами в ряду 1,5 м.
Между рядами иглофильтров на расстоянии 0,6 м от них погружаются два ряда стержней-анодов из труб диаметром 38 мм. В плане по отношению к иглофильтрам стержни-аноды расположены в шахматном порядке. Глубина погружения их и расстояние в ряду то же, что и у иглофильтров. Иглофильтры подключаются к водосборному коллектору диаметром 150 мм посредством резиновых шлангов.
Для обеспечения необходимой эффективности работы иглофильтров была произведена обсыпка их гравийно-песчаной смесью. Состав смеси: крупнозернистый песок (60%) и гравий диаметром до 8 мм (40%).
Рис. 143. Схема электроосушения:
а — участок трассы осушения; б — оборудование скважины: 1 — насос ВНМ-18; 2— агрегат СГП-3-VI; 3 — водосборный коллектор диаметром 6”; 4 — иглофильтры-катоды диаметром 2”; 5 — шахта № 3; 6 — трубы-аноды диаметром Р/г”; 7 — резиновый шланг; 8 — водосборный коллектор диаметром 4”; 9 — щит
Для предотвращения срыва вакуума отверстие вокруг каждого иглофильтра на глубину 1 м от поверхности заполняли глиной и плотно утрамбовывали. Собранный водосборный коллектор перед подключением к нему иглофильтров также проверялся наложением на него вакуума.
Откачку воды осуществляли насосом марки ВНМ-18 с электродвигателем мощностью 8 кет, производительностью 18—20 м3/ч и высотой подъема 6—8 м. Вакуум на насосе достигал 740 мм рт. ст.
Источник постоянного тока поддерживал напряжение 40—50 в при силе тока 320 а.
При проходке коллектора остался неосушенным только лишь нижний слой песка высотой 15—20 см от подошвы коллектора. В забое с различной высоты были отобраны образцы грунта.
Влажность на нижнем участке забоя составляла 24,5%, на среднем— 7,4% и на верхнем — 8,4%.
Участок коллектора длиной 38 м был пройден в течение 20 дней. Аналогичные участки без применения иглофильтров и электроосушения проходили о осложнениями и авариями в течение 54—72 дней.
Если бы коллектор находился на глубине 7—18 м, вместо легких иглофильтров были бы применены иглофильтры эжекторного типа.
При глубине свыше 20 м были бы использованы глубинные насосы.
Способ электроосушения может быть применен при проходке дренажных штреков на карьерах, а также в других случаях.
Применение электроосушения при строительстве фундамента здания. В суглинках с коэффициентом фильтрации 0,01 м/сутки при проходке котлована размером 47×35 м за 40 суток непрерывной работы иглофильтровой установки уровень грунтовых вод в центре котлована был снижен на 2,7 м. Дальнейшее снижение уровня грунтовых вод осуществлялось с применением электроосушения. За трое суток работы электроосушительной установки уровень грунтовых вод был дополнительно снижен на 1,5 ж и достиг заданного уровня. Представилось возможным в сухих условиях производить земляные, бетонные и изоляционные работы.
Характерно, что при выключении электроосушения в течение двух-трех суток уровень грунтовых вод поднимался, устойчивость основания и откосов нарушалась.
Следует заметить, что в грунтах со столь низкой водоотдачей проходка котлована не могла бы стать осуществлена без применения какого-либо из дорогостоящих специальных способов обработки грунта (например, замораживания).
Укладка железобетонного коллектора в тяжелых гидрогеологических условиях. Коллектор, предназначенный для заключения р. Нищенки в трубу на участке длиной около 900 м, представляет собой двухэтажное сооружение из сборных железобетонных элементов. Поперечное сечение коллектора 2,6X4,5 м. Укладывается коллектор на глубине 9 м от земной поверхности. Ширина траншей для коллектора была равна 4,7 м. Трасса коллектора проходит в основной своей части в водонасыщенных, неустойчивых грунтах, легко, переходящих в состояние плывунов.
В процессе разработки траншеи для коллектора встретились серьезные препятствия. Юрские супеси, темно-серые, водонасыщенные, с коэффициентом фильтрации 0,02 м/сутки, залегающие в основании сооружаемого коллектора, исключали возможность осушения с помощью водопонизительных иглофильтровых установок.
Трудности при сооружении коллектора усугублялись тем обстоятельством, что в непосредственной близости от вскрываемой траншеи расположены здания и сооружения, не допускающие даже самых незначительных осадок.
Было решено на отдельных, особо неблагоприятных участках траншеи коллектора применить электроосушение в комплексе с иглофильтрами. Проект электроосушения был составлен Б. С. Федоровым. Им же осуществлялось руководство работами по электроосушению.
Иглофильтры-катоды устанавливали на расстоянии 1,2 м один от другого. Стержнями-анодами служили газовые трубы диаметром 38 мм. Погружение стержней-анодов также осуществлялось гидравлическим способом. Для поддержания устойчивого вакуума вокруг всех иглофильтров был уложен песок.
Опыт показывает, что при осушении водонасыщенных грунтов с большим содержанием илистых пород имеет место быстрое заиливание как песчаной обсыпки, так и иглофильтров. Поэтому иглофильтры не включали в действие до готовности к включению электроосушения. Электроосушение было включено одновременно с водопонизительной иглофильтровой установкой. Наблюдение за уровнем грунтовых вод осуществлялось посредством четырех, предварительно оборудованных гидронаблюдательных скважин.
Производительность установки, оборудованной 100 стержнями-анодами, в начальный период составляла 4,3 м3/ч, через три дня непрерывной откачки дебит снизился до 4 м3/ч и оставался неизменным до конца работ. За время первых трех суток работы установки уровень грунтовых вод снизился на 4,5 м, и затем оставался неизменным.
Крепление стенок траншеи было осуществлено посредством предварительной забивки двутавровых балок № 30—33 с устройством дощатой затяжки стенок по мере ее углубки.
Питание постоянным током производилось от электросварочного агрегата типа САК-2Г.
В результате электроосушения влажность супесей снизилась с 32,8 до 17%, благодаря чему они из текущего состояния превратились в достаточно уплотненный грунт.
Описанный способ вскрытия траншеи большого сечения обеспечил нормальное производство работ по укладке коллектора и полностью исключил вынос грунта из-под основания близрасположенных зданий и сооружений.
Благодаря одновременной работе иглофильтровой и электроосушительной установок, т. е. использованию электрофореза в период всего времени действия иглофильтров, откачиваемая вода была совершенно прозрачной, а после окончания работ иглофильтры во внутренней своей части не имели следов илистых частиц.
Сооружение фундаментов в пойме реки в районе г. Владимира. Площадка вновь строящегося цеха расположена в пойме реки и сложена аллювиальными отложениями четвертичного возраста с отметками поверхности 101,5—101,7 м.
Первоначально было намечено котлованы размером в плане 2,5×2,5 м проходить в оплошных шпунтовых ограждениях до отметки, расположенной на 3 м ниже уровня грунтовых вод, для железобетонных фундаментов под несущие колонны вновь строящегося цеха.
Результаты работ по сооружению первых двух котлованов были крайне неудовлетворительными. Разработка котлованов даже в шпунтовых ограждениях не дала положительных результатов. Грунт под действием грунтовых вод приобрел подвижное — плывунное состояние и был непригоден для разработки его лопатой. В результате пришлось отказаться от применения шпунтовых ограждений.
Чтобы обеспечить ненарушенное основание при закладке фундамента, было решено применить иглофильтровые установки и электроосушение.
Участок, намеченный к осушению указанным способом, имел размеры в плане 21X8,5 м. Основанием фундаментов служили суглинки серые, тонкопесчаные, сильно илистые.
Всего по периметру котлована было установлено 50 иглофильтров и 49 стержней-анодов на глубину 5,5 м. Для стержней-анодов были использованы газовые трубы диаметром 38 мм. Затрубное пространство иглофильтров было заполнено песком фракций 0,5—1,0 мм. Для предотвращения прорывов воздуха при понижении уровня грунтовых вод и нарушения в связи с этим вакуума на участке рабочей части иглофильтра в верхней части всех иглофильтров на глубину до 1 м были устроены глиняные пробки.
В качестве генератора постоянного тока был использован электросварочный агрегат типа САК-2Г.
В первый период (в течение 15 суток) откачку грунтовой воды осуществляли только иглофильтровой установкой, без электроосушения.
Производительность иглофильтровой установки составляла 2,5— 2,8 мъ\ч. Наблюдение за уровнем грунтовых вод производилось в наблюдательной скважине в центре котлована.
На 15-й день работы иглофильтровой установки уровень грунтовых вод в центре котлована понизился на 2,5 м и находился в центре котлована на отм. 98,1 м, у иглофильтров — на отм. 97,78 м.
На 15-й день работы иглофильтровой установки было включено электроосушение. После 12 ч совместной работы иглофильтров и электроосушения производительность установки увеличилась до 3,5 м?\ч, а уровень грунтовых вод понизился в центре котлована еще на 1,1 м.
В течение последующих 12 ч уровень грунтовых вод понизился еще на 0,2 м и стабилизировался на отм. 96,8 м. Таким образом, благодаря электроосушению было достигнуто дополнительное снижение грунтовых вод на 1,3 м, которое позволило осуществить «насухо» все земляные работы на участке и заложить железобетонные фундаменты.
Применение электроосмоса в гидротехническом строительстве. На строительстве Волго-Донского судоходного канала им. В. И. Ленина был применен электроосмос при сооружении в тяжелых гидрогеологических условиях фундамента опоры размером 17×8 м. После 14 дней работы установок ПВУ уровень воды при установившемся режиме работы был понижен на 14 м, не достигнув 0,2 м отметки дна котлована. После включения электроосмотической установки производительность иглофильтров значительно повысилась и через 3,5 ч дно котлована было осушено. При дальнейшей работе установки уровень воды был понижен почти на 2 мь В качестве источника постоянного тока был применен электросварочный аппарат САК напряжением 33 в и мощностью 12 кет.
На Куйбышевгидрострое при заложении фундамента опоры размером 8×18 м илистые грунты были осушены электроосмосом на глубину 1,5 м за 24 ч. Там же, в основании одного из шлюзов, были вскрыты размягченные илистые грунты, в которых обсадная труба диаметром 8” от собственного веса погрузилась на глубину до 2 м. Применение электроосмоса в сочетании с иглофильтровой установкой позволило осушить грунты за несколько суток.
Применение электроосушения в строительстве за рубежом. В Варшаве при сооружении дорожного тоннеля в результате проходки выемки оказалась нарушенной устойчивость откоса, на котором располагалась церковь, представляющая историческую ценность.
Геологический разрез местности представлен в основании разреза плотными глинами с коэффициентом фильтрации 0,144 м\сутки. На глинах залегает значительно увлажненный суглинок, песок и насыпной грунт.
Для предотвращения оползания верхней части откоса с церковью было решено подвергнуть электроосмотическому осушению и электрохимическому закреплению грунт, служащий основанием церкви на участке площадью 0,34 га.
До начала работ по электроосушению для удержания оползающей на глине массы грунта были забиты в глину 42 стальные трубы на глубину 20—25 м. Последующий опыт подтвердил правильность и целесообразность этого мероприятия.
Катодами служили оборудованные водоподъемниками буровые колодцы. В качестве анодов были использованы алюминиевые стержни. Буровые колодцы располагали в зависимости от водонасыщенности грунта на расстоянии от 10 до 40 м. Вокруг каждого бурового колодца дополнительно закладывали на расстоянии 0,5—0,4 м алюминиевые стержни — аноды.
Электрохимический процесс, имевший место при прохождении тока от анодов к катодам, способствует растворению алюминия катодов. Компоненты, получаемые при этом, укрепляют грунт. В результате-применения электроосушения и электрохимического укрепления грунта угол сдвига песка изменился с 28 до 34°, а моренного суглинка —с 18 до 20°.
Общее количество удаленной с участка воды составило 16,5 ж3 На все работы было израсходовано 3000 квт-ч электроэнергии при напряжении 50—80 в. Общая продолжительность работ составила семь недель.
Электроосушение было также применено при сооружении фундаментов зданий вновь строящейся электростанции, расположенных на: расстоянии 12 м от реки. Уровень воды в реке всего на 0,9—1,2 м ниже поверхности строительной площадки.
Производство работ по вскрытию глубоких котлованов для вновь сооружаемых фундаментов существенно осложнялось наличием на площадке ранее построенных зданий и сооружений.
Геологический разрез представлен (сверху вниз): водоносными песками, супесями, заиленными песками и торфом, залегающими на глинах.
Котлованы решено было вскрывать под защитой шпунтовых ограждений. Однако при заглублении котлована в пылеватые илистые грунты (на глубине 6,4 м) шпунтовые стенки сдвинуло и они начали перемещаться. Работы по вскрытию котлованов были приостановлены. Возникла также угроза фундаментам находящихся вблизи зданий и сооружений.
Дальнейшие работы было решено проводить под прикрытием электроосушения. По периметру вскрываемых котлованов с интервалом 6 м оборудовали трубчатые колодцы, используемые в качестве катодов. Между трубчатыми колодцами, на равном расстоянии между ними,, также с интервалом 6 м устанавливали трубчатые аноды.
Электроосушительные работы проводили при напряжении постоянного тока 80 в.
В результате электроосушения через 3—4 дня водонасыщенный пылеватый грунт начал уплотняться, превращаясь в плотный суглинок. Работы по вскрытию котлованов и сооружению фундаментов были закончены без каких-либо осложнений.
В районе г. Зальцгиттера (ФРГ) при устройстве в лёссовых суглинках железнодорожной выемки глубиной 7 м для осушения грунтов, до степени, позволяющей их разрабатывать экскаватором, было применено электроосушение.
Высокий уровень грунтовых вод исключал возможность экскавации грунта. При глубине выемки 2 м вследствие разжижения грунта экскаватор давал крен и погружался в грунт.
На рис. 144 схематично изображено расположение катодов и анодов при электроосушении грунта на участке выемки. В качестве катодов были использованы трубчатые колодцы глубиной 7,5 м и диаметром 100 мм. Для анодов были использованы газовые трубы диаметром 38 мм, заложенные в грунт на 7 м. Катоды и аноды располагали в один ряд через 5 м.
В период экскавации грунта напряжение постоянного тока было равно 180 в. По достижении дна выемки в период работ по бетонированию выемки и укладки железнодорожных путей напряжение было уменьшено до 90 в.
Рис. 144. Схема расположения электродов в котловане железнодорожной выемки в г. Зальцгиттере
В результате электроосушения существенно повысилась устойчивость разрабатываемого грунта. Откосы, которые до применения электроосушения были неустойчивы при заложении 1 : 3, под воздействием электроосушения были устойчивы при заложении 1 :0,75. Выемку грунта производили участками длиной по 100 м.
Производительность установки до наложения тока составляла 0,02 м3/сутки, а после включения тока увеличилась до 3 м3/сутки, т. е. возросла в 150 раз. Расход электроэнергии составлял 27 квт-ч на 1 м3 грунта.
В 1965—1966 гг. при строительстве земляной плотины на реке Ма-хонинг (штат Огайо, США) электроосмос в больших масштабах был применен для стабилизации грунта основания.
Общая длина плотины 2743 м, высота 24 м. Когда русловая часть плотины длиной 304 м была почти полностью закончена, сооружение начало претерпевать значительные смещения, обнаруженные по сдвигу в соединениях труб водоспуска.
Исследованиями было отмечено, что глины, заложенные в основании плотины, показали высокое поровое давление с малой тенденцией к убыли. На плотине был зарегистрирован момент, когда ее глиняное основание было близко к сдвигу. Русловая часть плотины на длине 304 м просела на 0,61 м; в плотине, параллельно ее оси, образовались трещины длиной до 214 м.
Необходимо было снизить поровое давление путем отвода из глин излишков воды. Это решили осуществить с помощью электроосмоса.
Работы проводили в следующем порядке: сначала на глубину 30— 43 м (рис. 145) закладывали скважины для катодов с обсадкой трубами диаметром 356 мм, которые проходили через насыпь в ее основание. Затем в каждую скважину на полную ее глубину опускали катод (стальную трубу диаметром 50 мм) и эжектор для откачки воды с наружной трубой диаметром 50 мм. Ниже насадки до дна скважины помещали трубу диаметром 38 мм с тремя пластмассовыми фильтрами длиной по 0,91 щщ — в ее верхней части, у дна и посредине. Затем обсадную трубу извлекали из грунта, заполняя ее песком, катод и эжектор оказывались в песчаной колонне.
В 6,1 м от катодов на такую же глубину погружали аноды из массивных стальных труб; в зоне водоспуска использовали старые железнодорожные рельсы. Электроды закладывали рядами, образующими правильные прямоугольники: один прямоугольник был сделан на верху насыпи, по одному прямоугольнику было заложено с наружной стороны каждой бермы. Из 1000 электродов около 700 были анодами, так как на некоторых участках, в зависимости от характера грунта, на одну катодную скважину приходилось несколько анодов.
Для уменьшения действия порового давления электроды устанавливали не последовательно, а рассредоточение по всей длине насыпи. После окончания монтажа каждую пару электродов включали в сеть с напряжением 100—150 в и приводили в действие эжекторы. Общая мощность 12 дизель-генераторов постоянного тока составляла 2600 кет.
Работы по стабилизации основания продолжались около семи месяцев, после чего возобновили отсыпку плотины, не прекращая работы электроосмоса.
Строительные машины и оборудование
→ Для специальных земляных работ
→ Дорожно-строительные машины
→ Строительное оборудование
→ Асфальтоукладчики и катки
→ Большегрузные машины
→ Строительные машины, часть 2,
→ Дорожные машины, часть 2
→ Ремонтные машины
→ Ковшовые машины
→ Автогрейдеры
→ Экскаваторы
→ Бульдозеры
→ Скреперы
→ Грейдеры
Эксплуатация строительных машин
→ Эксплуатация средств механизации
→ Эксплуатация погрузочных машин
→ Эксплуатация паровых машин
→ Эксплуатация экскаваторов
→ Эксплуатация подъемников
→ Эксплуатация кранов перегружателей
→ Эксплуатация кузовов машин
→ Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины
Остались вопросы по теме:
"Применение электроосушения при строительстве"
— воспользуйтесь поиском.
→ Машины городского хозяйства
→ Естественная история машин
→ Транспортная психология
→ Пожарные автомобили
→ Автомобили-рефрижераторы
→ Монтаж и эксплуатация лифтов
→ Тракторы