RU2771680C1 - Способ создания траншейной глинистой завесы - Google Patents

Способ создания траншейной глинистой завесы Download PDF

Info

Publication number
RU2771680C1
RU2771680C1 RU2021102776A RU2021102776A RU2771680C1 RU 2771680 C1 RU2771680 C1 RU 2771680C1 RU 2021102776 A RU2021102776 A RU 2021102776A RU 2021102776 A RU2021102776 A RU 2021102776A RU 2771680 C1 RU2771680 C1 RU 2771680C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trench
bentonite
water
soil
creating
Prior art date
Application number
RU2021102776A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Вячеславович Ветюгов
Денис Владимирович Проскурин
Дмитрий Сергеевич Лундин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение «Бентонит»
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение «Бентонит» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение «Бентонит»
Application granted granted Critical
Publication of RU2771680C1 publication Critical patent/RU2771680C1/ru

Links

Images

Abstract

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.

Description

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.

Claims (2)

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.
RU2021102776A 2021-02-05 Способ создания траншейной глинистой завесы RU2771680C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2771680C1 true RU2771680C1 (ru) 2022-05-11

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4193716A (en) * 1978-01-13 1980-03-18 Ugo Piccagli Impermeable wall construction
SU1627715A1 (ru) * 1989-03-30 1991-02-15 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Состав дл тампонировани обводненных трещиноватых пород
JP4012674B2 (ja) * 2000-08-29 2007-11-21 清水建設株式会社 ベントナイトスラリーの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4193716A (en) * 1978-01-13 1980-03-18 Ugo Piccagli Impermeable wall construction
SU1627715A1 (ru) * 1989-03-30 1991-02-15 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Состав дл тампонировани обводненных трещиноватых пород
JP4012674B2 (ja) * 2000-08-29 2007-11-21 清水建設株式会社 ベントナイトスラリーの製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Технические рекомендации по применению водонабухающих материалов для устройства противофильтрационных завес и экранов и гидроизоляции подземных сооружений, ТР 106-00, Москва, 2004, п.2.3-2.5, 2.10, рис. 2. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5890840A (en) In situ construction of containment vault under a radioactive or hazardous waste site
KR930012067B1 (ko) 토질처리 및 복수장비의 연속설치방법과 그 장치
CN101614020B (zh) 柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法
Kazemian et al. Assessment and comparison of grouting and injection methods in geotechnical engineering
Brill et al. A ten-year perspective of jet grouting: advancements in applications and technology
Munfakh Ground improvement engineering–the state of the US practice: part 1. Methods
CN113445516A (zh) 一种钻孔灌注式水泥土桩及其施工方法
Jaritngam Design concept of the soil improvement for road construction on soft clay
CN113445527A (zh) 一种灌浆防水帷幕在轨道交通地下站台渗漏治理中的方法
RU2771680C1 (ru) Способ создания траншейной глинистой завесы
KR20150037005A (ko) 그라우팅 충진부를 구비하는 사방댐 및 그 그라우팅 공법
Holtz et al. Soil improvement
RU2767469C1 (ru) Способ получения грунтоглинистой сваи
CN111519647A (zh) 一种适用于海相软基地基处理及加固的新型基础及施工方法
JP3681902B2 (ja) 耐震地山補強土工法
CN110318392A (zh) 一种大直径水泥土桩建造方法
KR940002457B1 (ko) 연약지반의 지내력 증강 및 차단벽 형성방법 및 장치
KR101057481B1 (ko) 기초보강 확공압밀 인발주입장치를 이용한 기초보강 확공압밀 인발주입공법
Hussin Methods of soft ground improvement
RU131747U1 (ru) Противофильтрационный экран
RU2804093C1 (ru) Способ получения горизонтального и наклонно направленного грунтоглинистого элемента методом струйного разрушения
RU2794444C1 (ru) Способ получения горизонтального и наклонно-направленного грунтоглинистого элемента методом перемешивания
KR100565866B1 (ko) 폐구조물 내부공동 충전시스템 및 이를 이용한 충전공법
CN1042158C (zh) 钢筋混凝土预制桩端部注浆法
KR200332284Y1 (ko) 폐구조물 내부공동 충전구조