RU2681012C1

RU2681012C1 - Method of strengthening a weak bottom soil in the conditions of the ice cover the water area

Info

Publication number: RU2681012C1
Application number: RU2018116866A
Authority: RU
Inventors: Владимир Андреевич Волков; Виталий Владимирович Шумский
Original assignee: Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Монолит"
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2019-03-01

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering, in particular to a method for strengthening weak bottom soils during the formation of underwater bases. Method of strengthening the weak bottom soil in the conditions of the ice cover of the water area includes the formation of a ground-cement pile array by the jet cementation method using process equipment. Technological equipment is placed on the ice cover, for which the thickness of the ice cover is preliminarily examined at the place where technological equipment is located and around it to determine carrying capacity thereof, which makes it possible to place technological equipment on it, and in case of insufficiency of the mentioned bearing capacity, the thickness of the above-mentioned ice cover increases thickness thereof by frozen additional ice layers with appropriate reinforcement or without it, and then in the thickness of the ice form openings for the passage of technological equipment.EFFECT: technical result consists in ensuring the strengthening of a weak bottom soil, which allows to form a pile array capable of perceiving significant load bearing loads, in the regions with ice cover the water area, in particular in arctic conditions, while simultaneously reducing the construction period and material intensity during the formation of the underwater base.1 cl

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к способу укрепления слабых донных грунтов при формировании подводных оснований.The invention relates to hydraulic engineering, in particular to a method for strengthening weak bottom soils in the formation of underwater bases.

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).The traditional method of building foundations on soft soils is the replacement of weakly bearing soil on the ground with sufficient bearing capacity. This method is used in land and hydraulic engineering. When forming an underwater base, the method is associated with a high cost of work (excavation of soft soil, transportation by water or land, filling the vacated volume with solid soil with mandatory layer-by-layer tamping and disposal of seized soil), and also carries a negative environmental load (SP 23.13330.2011 the rules of the Ministry of Regional Development of the Russian Federation “Foundations of hydraulic structures”, paragraph 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.).One of the known methods for strengthening soft soils is the jet cementation method. This method of strengthening weak soils without removing them is increasingly used in land and hydraulic engineering. Numerous examples of the application of the jet grouting method in land construction are known, which is carried out by special mobile devices that have the appropriate equipment for drilling and jet grouting of the soil. However, such devices by manufacturers and generally accepted practice are designed to work exclusively from the surface of the earth (“Strengthening cement soils - modern ways to increase the strength of soil foundations for the erection of buildings and structures” joint article of the NIIZhB named after A. A. Gvozdev JSC “Research Center“ Building ”(Jacobson M.Ya., Vvedenskaya A.S.), Polyplast Group (A. Bychkov), ABI GROUP (Tom Merz), Mai Technic (Alexander Mai), 2016).

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).There is also a method of strengthening the soil forming the bottom of the reservoir by the method of jet cementation using technological means of jet cementation and using equipment installed on special floating means. (Data on the floating equipment of the Korean company Dong-Ah Geological Engineering Company Ltd. Website www.dage.co.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.However, the possibility of using the known method and means of implementing the method is limited by the ability to work only during the navigation period when there is no ice cover of the water area, and require special devices to maintain them in a certain position during the drilling process.

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.The objective of the proposed invention is to create a method of strengthening weak bottom soil, which allows you to form a pile massif that can absorb significant bearing loads in regions with ice cover, in particular in arctic conditions, while reducing construction time and material costs when forming an underwater base.

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.To this end, in the method of strengthening weak bottom soil under ice cover of the water area, including the formation of a cement-cement pile massif by spray cementation using technological equipment, according to the invention, the technological equipment is placed on the ice cover, for which, at the place of the technological equipment and around it, the thickness of the ice cover to determine its bearing capacity, providing the ability to place technological equipment on it udovaniya, in the case of failure of said bearing capacity of the ice cover, its thickness is increased by the additional layers namorozki ice with appropriate reinforcement or without it, then in the ice forming openings for the passage of process equipment. The combination of new features of the claims allows the technical solution to ensure the formation of a pile array on weak bottom soil, capable of absorbing significant load-bearing loads, in regions with ice cover, in particular in arctic conditions, while reducing construction time and material costs when forming an underwater base.

Способ осуществляется следующим образом:The method is as follows:

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.The thickness of the ice cover is investigated and the load-bearing capacity of ice, ensuring the operation of drilling equipment, is calculated. If the bearing capacity of the ice cover is insufficient to place the technological equipment on it, they freeze additional layers of ice with or without additional reinforcement. Then, drilling equipment equipped with technological equipment for jet cementation of the soil is moved to the selected ice cover site. Then carry out drilling the ice thickness, the passage of the water column and deepening into a weak bottom soil by rotational-translational immersion of the drill at a given depth. At the same time, holes in the ice thickness are made with a diameter corresponding to the diameter of the drill, which does not affect the strength characteristics of the ice cover. During the reverse movement of the drill, it rotates and under high pressure through the holes in its lower part cement mortar is supplied. As a result, the process of jet cementation of bottom soil is carried out, soil cement piles are formed, the diameter of which can reach 2 m, forming a pile array.

Технический результат от реализации данного способа позволяет:The technical result from the implementation of this method allows you to:

- 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.- to carry out the possibility of carrying out work on hydraulic engineering construction during the ice cover of the water area, thereby reducing the construction period and significantly reducing material costs when forming an underwater base.

Указанные обстоятельства выгодно отличают предлагаемый способ от прототипа.These circumstances distinguish the proposed method from the prototype.

Claims

A method of strengthening weak bottom soil under ice cover of the water area, including the formation of a cement-cement pile massif by the method of jet cementation using technological equipment, characterized in that the technological equipment is placed on the ice cover, for which the thickness of the ice cover is preliminarily examined at the location of the processing equipment and around it to determine its bearing capacity, providing the possibility of placing technological equipment on it If the mentioned load-bearing capacity is insufficient, the thickness of the indicated ice cover increases its thickness by freezing additional layers of ice with or without appropriate reinforcement, and then openings for the passage of technological equipment in the ice thickness.