RU2367740C1 - Method of ground consolidation under buildings and facilities - Google Patents

Method of ground consolidation under buildings and facilities Download PDF

Info

Publication number
RU2367740C1
RU2367740C1 RU2008118504/03A RU2008118504A RU2367740C1 RU 2367740 C1 RU2367740 C1 RU 2367740C1 RU 2008118504/03 A RU2008118504/03 A RU 2008118504/03A RU 2008118504 A RU2008118504 A RU 2008118504A RU 2367740 C1 RU2367740 C1 RU 2367740C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tunnel
soil
zone
wells
facilities
Prior art date
Application number
RU2008118504/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Владимирович Баклашов (RU)
Игорь Владимирович Баклашов
Александр Михайлович Павленко (RU)
Александр Михайлович Павленко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ)
Priority to RU2008118504/03A priority Critical patent/RU2367740C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2367740C1 publication Critical patent/RU2367740C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention concerns construction and can be applied in soft ground consolidation under buildings and facilities during tunnel driving under them. Method involves defining zone of load effect generated by overhead ground, building or facility, before tunnel driving under buildings and facilities. When tunnel crosses this zone, holes are bored from tunnel along upper tunnel outline at given angle against tunnel axis at equal distance in driving direction. Pitch of further hole boring outlines in the defined zone is calculated by expression: L = lcosα-2, where L is pitch between hole boring outlines, m; l is hole depth in outline, m; α is hole tilt angle towards tunnel axis, degrees. Further each hole outline undergoes sequential processing by feeding acid to holes over sealing device 8 to dissolve carbonate inclusions in ground, with further injection of consolidating solution, such as binder with oxalic acid. When tunnel is driven in soft ground, additionally tilted holes are bored in direction opposite to tunnel driving course.
EFFECT: enhanced ground stability under buildings and facilities.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для закрепления слабых грунтов под зданиями и сооружениями при проходке под ними тоннелей.The invention relates to construction and can be used to consolidate soft soils under buildings and structures when tunneling under them.

Известен способ закрепления грунта под зданиями и сооружениями, включающий бурение скважин с поверхности с последующим нагнетанием в них цементного или грунтоцементного раствора, который готовят для каждой геологической зоны в зависимости от напряжения, создаваемого массой грунта и сооружением [1].There is a method of fixing the soil under buildings and structures, including drilling wells from the surface, followed by pumping cement or soil-cement mortar into them, which is prepared for each geological zone depending on the voltage created by the soil mass and structure [1].

Недостатком данного способа является то, что для закрепления грунта в каждой геологической зоне необходимо осуществить большой объем бурения, поскольку скважины бурят с поверхности.The disadvantage of this method is that to fix the soil in each geological zone, it is necessary to carry out a large amount of drilling, since the wells are drilled from the surface.

Известен способ закрепления грунта под зданием и сооружением, включающий бурение в грунте с поверхности вертикальных и наклонных скважин, оси которых пересекаются или скрещиваются под фундаментом, затем в эти скважины нагнетают закрепляющий раствор с последующей выдержкой времени для набора прочности грунта [2]. Этот способ взят нами в качестве прототипа.There is a method of fixing the soil under the building and structure, including drilling in the soil from the surface of vertical and deviated wells, the axes of which intersect or intersect under the foundation, then a fixing solution is pumped into these wells, followed by a time delay to gain soil strength [2]. This method is taken by us as a prototype.

Недостатком этого способа является то, что наклонные скважины имеют значительную протяженность в зоне с повышенной нагрузкой, создаваемой массой грунта и здания, и до нагнетания в них закрепляющего раствора происходит разупрочнение грунта и его деформационные смещения.The disadvantage of this method is that deviated wells have a significant length in the area with increased load created by the mass of soil and the building, and before the injection of the fixing solution, the soil softens and deforms.

Задачей изобретения является повышение устойчивости грунта под зданием и/или сооружением за счет создания нескольких защитных контуров по мере продвижения тоннеля в зоне воздействия на него нагрузки, создаваемой вышележащим грунтом, зданием и/или сооружением.The objective of the invention is to increase the stability of the soil under the building and / or structure by creating several protective loops as the tunnel advances in the area affected by the load created by the overlying soil, building and / or structure.

Это достигается тем, что в способе закрепления грунта под зданиями и вооружениями, включающем бурение в грунте наклонных скважин и нагнетание в них закрепляющего раствора, предварительно перед проходкой тоннеля под зданиями и сооружениями определяют зону воздействия на него нагрузки, создаваемой вышележащим грунтом, зданием и сооружением, затем при пересечении тоннелем этой зоны бурят из тоннеля скважины по верхнему его контуру под заданным углом к оси тоннеля и на одинаковом расстоянии между ними в направлении проходки, при этом шаг последующих контуров забуривания скважин в указанной зоне определяют из выраженияThis is achieved by the fact that in the method of securing the soil under buildings and weapons, including drilling in the soil of deviated wells and injecting a fixing solution into them, first, before tunneling under the buildings and structures, the zone of the impact on it of the load created by the overlying soil, building and structure is determined, then, when the tunnel crosses this zone from the tunnel, the wells are drilled along its upper contour at a given angle to the axis of the tunnel and at the same distance between them in the direction of penetration, while following the contours collaring wells in said zone is determined from the expression

L=lcosα-2,L = lcosα-2,

где L - шаг между контурами забуривания скважин, м;where L is the step between the contouring of the wells, m;

l - глубина скважины в контуре, м;l - well depth in the circuit, m;

α - угол наклона скважины к оси тоннеля, град,α is the angle of inclination of the well to the axis of the tunnel, deg,

далее осуществляют последовательно обработку каждого контура скважин путем подачи в них кислоты, обеспечивающей растворение карбонатных включений в грунте, с последующим нагнетанием закрепляющего раствора, в качестве которого используют крепитель с щавелевой кислотой.then, each well contour is sequentially processed by supplying an acid in them, which ensures the dissolution of carbonate inclusions in the soil, followed by injection of a fixing solution, which uses a fastener with oxalic acid.

Кроме того, при проходке тоннеля в слабых грунтах дополнительно бурят наклонные скважины в противоположном направлении проходки тоннеля.In addition, when tunneling in weak soils, inclined wells are additionally drilled in the opposite direction of tunneling.

На чертеже показана принципиальная схема закрепления грунта под зданиями и сооружениями.The drawing shows a schematic diagram of the consolidation of soil under buildings and structures.

Способ закрепления грунта под зданиями и сооружениями осуществляют следующим образом.The method of fixing soil under buildings and structures is as follows.

Перед проходкой тоннеля под зданием и сооружением предварительно определяют зону 1 воздействия нагрузки, создаваемой вышележащим грунтом 2, зданием 3 и/или сооружением (не показано), на тоннель 4 по известной методике. Место бурения скважин в контуре тоннеля принимают на участке вхождения его в зону воздействия нагрузки на тоннель. Затем из тоннеля по верхнему контуру 5 бурят скважины 6 на одинаковом расстоянии друг от друга. В зависимости от физико-механических свойств грунта и заданного запаса прочности кровли выбирают угол α наклона скважин к оси тоннеля в соответствии с экспериментальными данными в диапазоне α=10-20°. Глубина скважин зависит от заданной величины проходки тоннеля в сутки, а количество скважин в контуре определяют исходя из размера диаметра тоннеля. Для обеспечения устойчивого положения здания и/или сооружения по всей длине зоны воздействия нагрузки на тоннель бурят несколько контуров 7 забуривания, шаг между которыми определяют из выраженияBefore driving the tunnel under the building and structure, the zone 1 of the impact of the load created by the overlying soil 2, building 3 and / or structure (not shown) is preliminarily determined on the tunnel 4 by a known method. The place of drilling in the circuit of the tunnel is taken at the site of its entry into the zone of impact of the load on the tunnel. Then from the tunnel along the upper contour 5, wells 6 are drilled at the same distance from each other. Depending on the physical and mechanical properties of the soil and a given margin of safety of the roof, the angle of inclination of the wells to the axis of the tunnel is selected in accordance with experimental data in the range of α = 10-20 °. The depth of the wells depends on the set value of the tunnel per day, and the number of wells in the circuit is determined based on the size of the diameter of the tunnel. To ensure a stable position of the building and / or structure along the entire length of the zone of the impact of the load on the tunnel, several drilling circuits 7 are drilled, the step between which is determined from the expression

L=lcosα-2,L = lcosα-2,

где L - шаг между контурами забуривания скважин;where L is the step between the contours of the drilling wells;

l - глубина скважины в контуре, м;l - well depth in the circuit, m;

α - угол наклона скважины к оси тоннеля, град.α is the angle of inclination of the well to the axis of the tunnel, deg.

Далее осуществляют последовательно обработку каждого контура. Вначале в скважины одного контура одновременно подают через герметизирующее устройство 8 кислоту, например соляную, обеспечивающую растворение карбонатных включений в грунте, с последующим нагнетанием закрепляющего раствора. Для этого в смесительную установку 9 наливают полимер, например, КМ-8 объемом 60-70%, а затем добавляют 40-30% щавелевой кислоты. Все компоненты тщательно перемешивают в этой установке в течение 5-10 минут. Полученный закрепляющий раствор закачивают с помощью нагнетательного насоса 10 в грунт через скважины. Происходит проникновение раствора на глубину 12-14 м и в радиусе 1,5-2,0 м от скважины. В результате в грунте по полупериметру тоннеля образуется прочный полимергрунтовый каркас, который предотвращает смещения земной поверхности при сооружении тоннеля и создает долговечную устойчивость грунтов. При проходке тоннеля в слабых грунтах дополнительно бурят наклонные скважины 11 в противоположном направлении проходки тоннеля.Next, sequentially process each circuit. First, acid, for example, hydrochloric acid, which dissolves carbonate inclusions in the soil, and then injects the fixing solution, is simultaneously fed into the wells of one circuit through a sealing device 8. For this, a polymer, for example, KM-8 with a volume of 60-70%, is poured into the mixing unit 9, and then 40-30% of oxalic acid is added. All components are thoroughly mixed in this installation for 5-10 minutes. The obtained fixing solution is pumped using the injection pump 10 into the soil through the wells. The solution penetrates to a depth of 12-14 m and in a radius of 1.5-2.0 m from the well. As a result, a solid polymer-soil skeleton is formed in the soil along the semi-perimeter of the tunnel, which prevents displacement of the earth's surface during the construction of the tunnel and creates long-term stability of the soil. When tunneling in soft soils, inclined wells 11 are additionally drilled in the opposite direction of tunnel tunneling.

Пример реализации описанного способа.An example implementation of the described method.

Сооружаемый тоннель имеет диаметр 14,2 м и проходит на глубине h=10 м под зданием, имеющем историческую ценность. Грунт характеризуется следующими физико-механическими свойствами: пористость 0,3-0,4, природная влажность W=0,2-0,6, плотность грунта ρ=1,5-1,7 т/м3, угол внутреннего трения φ=24-25 град., коэффициент фильтрации Кф=3-6 10-4 м/сутки. Предварительно перед проходкой тоннеля под зданием определяют зону воздействия на него нагрузки, создаваемой вышележащим грунтом и зданием по известной методике. Для данных условий эта зона находится на расстоянии, равном 24,8 м от контура фундамента здания. Место бурения скважин в контуре тоннеля принимают на участке вхождения его в зону воздействия нагрузки на тоннель. Для обеспечения равномерного распределения нагрузки на тоннель скважины бурят по верхнему его контуру на одинаковом расстоянии друг от друга и под углом к оси тоннеля, равным 15° при запасе прочности кровли тоннеля 20 кН. Глубина скважины в контуре находится в диапазоне 14-18 м при проходке тоннеля 12-16 м в сутки. Для конкретных условий количество скважин, пробуренных по контуру тоннеля, равно 20-22 при расстоянии между ними, равном 0,8-1,0 м. Протяженность зоны воздействия на тоннель нагрузки вышележащего грунта и здания составляет 150 м. Шаг последующих контуров забуривания скважин в этой зоне определяют из вышеуказанного выражения, который равен 12 м. Таким образом, будет забурено 10 контуров с 20 скважинами в каждом контуре. Обработку скважин осуществляют одновременно в каждом контуре путем подачи в них через герметизирующее устройство типа Г-1В кислоты, например соляной кислоты, обеспечивающей растворение карбонатных включений в грунте, с последующим нагнетанием посредством насоса типа АН закрепляющего раствора, в состав которого входит крепитель КМ-8 и щавелевая кислота. В результате закрепления грунта вокруг сооружаемого тоннеля исключены деформационные сдвижения грунтов и смещения здания над строящимся тоннелем, что обеспечивает повышение устойчивости грунта под зданиями и/или сооружениями.The tunnel under construction has a diameter of 14.2 m and runs at a depth of h = 10 m under a building of historical value. The soil is characterized by the following physical and mechanical properties: porosity 0.3-0.4, natural humidity W = 0.2-0.6, soil density ρ = 1.5-1.7 t / m 3 , angle of internal friction φ = 24-25 degrees., The filtration coefficient K f = 3-6 10 -4 m / day. Previously, before tunneling under the building, the zone of the impact on it of the load created by the overlying soil and the building is determined by a known method. For these conditions, this zone is located at a distance of 24.8 m from the contour of the foundation of the building. The place of drilling wells in the circuit of the tunnel is taken at the site of its entry into the zone of impact of the load on the tunnel. To ensure uniform distribution of the load on the tunnel, the wells are drilled along its upper contour at the same distance from each other and at an angle to the axis of the tunnel equal to 15 ° with a margin of safety of the roof of the tunnel of 20 kN. The depth of the well in the circuit is in the range of 14-18 m with a tunnel of 12-16 m per day. For specific conditions, the number of wells drilled along the contour of the tunnel is 20-22 with a distance between them of 0.8-1.0 m. The length of the impact zone on the tunnel of the load of overlying soil and the building is 150 m. The step of the subsequent contouring of wells in this zone is determined from the above expression, which is equal to 12 m. Thus, 10 loops with 20 wells in each loop will be drilled. Well treatment is carried out simultaneously in each circuit by supplying acid, for example hydrochloric acid, to the dissolution of carbonate inclusions in the soil through a G-1B-type sealing device, followed by injection of a fixing solution, which includes KM-8 fastener, and oxalic acid. As a result of fixing the soil around the tunnel under construction, deformational displacements of the soil and the displacement of the building above the tunnel under construction are excluded, which ensures increased soil stability under the buildings and / or structures.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2133795 по кл. E02D 3/12, 1998.1. RF patent No. 2133795 according to class. E02D 3/12, 1998.

2. Патент РФ №2103441, кл. 6 E02D 3/12, 1986 (прототип).2. RF patent No. 2103441, cl. 6 E02D 3/12, 1986 (prototype).

Claims (2)

1. Способ закрепления грунта под зданиями и сооружениями, включающий бурение в грунте наклонных скважин и нагнетание в них закрепляющего раствора, отличающийся тем, что предварительно перед проходкой тоннеля под зданиями и сооружениями определяют зону воздействия на него нагрузки, создаваемой вышележащим грунтом, зданием и сооружением, затем при пересечении тоннелем этой зоны бурят из тоннеля скважины по верхнему его контуру под заданным углом к оси тоннеля и на одинаковом расстоянии между ними в направлении проходки, при этом шаг последующих контуров забуривания скважин в указанной зоне определяют из выражения
L=Lcosα-2,
где L - шаг между контурами забуривания скважин, м;
L - глубина скважины в контуре, м;
α - угол наклона скважины к оси тоннеля, град,
далее осуществляют последовательно обработку каждого контура скважин путем подачи в них кислоты, обеспечивающей растворение карбонатных включений в грунте, с последующим нагнетанием закрепляющего раствора, в качестве которого используют крепитель с щавелевой кислотой.
1. The method of securing the soil under buildings and structures, including drilling in the soil of deviated wells and injecting a fixing solution in them, characterized in that before the tunnel is excavated under the buildings and structures, the zone of exposure to the load created by the overlying soil, building and structure is determined, then, when the tunnel crosses this zone, they drill from the tunnel of the well along its upper contour at a given angle to the axis of the tunnel and at the same distance between them in the direction of penetration, and the step after blowing contouring wells in the specified zone is determined from the expression
L = Lcosα-2,
where L is the step between the contouring of the wells, m;
L is the depth of the well in the circuit, m;
α is the angle of inclination of the well to the axis of the tunnel, deg,
then, each well contour is sequentially processed by supplying an acid in them, which ensures the dissolution of carbonate inclusions in the soil, followed by injection of a fixing solution, which uses a fastener with oxalic acid.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проходке тоннеля в слабых грунтах дополнительно бурят наклонные скважины в противоположном направлении проходки тоннеля. 2. The method according to claim 1, characterized in that when tunneling in soft soils, additionally drilled deviated wells in the opposite direction of tunneling.
RU2008118504/03A 2008-05-13 2008-05-13 Method of ground consolidation under buildings and facilities RU2367740C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008118504/03A RU2367740C1 (en) 2008-05-13 2008-05-13 Method of ground consolidation under buildings and facilities

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008118504/03A RU2367740C1 (en) 2008-05-13 2008-05-13 Method of ground consolidation under buildings and facilities

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2367740C1 true RU2367740C1 (en) 2009-09-20

Family

ID=41167910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008118504/03A RU2367740C1 (en) 2008-05-13 2008-05-13 Method of ground consolidation under buildings and facilities

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2367740C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107100629A (en) * 2017-06-30 2017-08-29 中铁第四勘察设计院集团有限公司 A kind of control method and structure of shield tunnel auger ground plastic deformation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107100629A (en) * 2017-06-30 2017-08-29 中铁第四勘察设计院集团有限公司 A kind of control method and structure of shield tunnel auger ground plastic deformation
CN107100629B (en) * 2017-06-30 2023-11-07 中铁第四勘察设计院集团有限公司 Control method and structure for plastic deformation of soft soil layer lying under shield tunnel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lunardi Ground improvement by means of jet-grouting
CN107060803A (en) A kind of method for tunnel construction of utilization pipe curtain slip casting
CN109538216A (en) Pass through mined out and subsidence area constructing tunnel technique
CN106812150A (en) A kind of mountain area steep slope region Road Bridge Pile Foundation construction method
US3507121A (en) Tie rod anchoring method and apparatus
CN104790408A (en) Irregular foundation pit construction method
CN109296385A (en) A kind of reinforcement means of the large span mountain tunnel hole top soil body
RU2354778C2 (en) Method of soil stabilisation
RU2367740C1 (en) Method of ground consolidation under buildings and facilities
CN104032736B (en) The construction method of cement mixing method in Coral Reef Rock stratum
Wen Use of jet grouting in deep excavations
RU2762373C1 (en) Method for creating a geotechnical structure in the ground
RU2095574C1 (en) Method for construction of mine shafts in watered unstable rocks
JPH11323988A (en) Earthquake resistant reinforcing construction method
RU2580124C1 (en) Method of creating protective shield in roof of designed mine works (versions)
GB2232701A (en) Mini-piled retaining wall and a method for its construction
JPH059940A (en) Sinking method for caisson
Marte et al. Panels made by the deep mixing method for a building pit support in a slope
RU2199628C1 (en) Method of restoration of foundations
RU2275467C1 (en) Sliding slope consolidation method
RU2122068C1 (en) Process of preparation of foundations
CN106759286A (en) A kind of construction method of pile foundation or curtain wall
RU2260093C2 (en) Method for bored injection pile erection
Kluzniak et al. Prototype test of soil-cement shoring walls for the Transbay Transit Center, San Francisco
Cassani et al. Auxiliary methods technology: Ground reinforcing, ground improving and pre-support technology

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140514