В однородных грунтах с коэффициентом фильтрации более 0,5 м/сут применяют эжекторные установки ЭУ-2,5; ЭУ-4; ЭУ-6. Они состоят из центробежных насосов типов 6НДБ, 8НДБ производительностью от 300

до 500 м3/ч [28].

При осушении мелкозернистых грунтов иглофильтры погружают в пробуренные скважины и засыпают трубу фильтрующим материалом.

СибАДИЦентробежным насосом нагнетают воду под давлением 0,7–0,9 МПа, при

этом в межтрубном пространстве создается вакуум, интенсифицирующий процесс откачки грунтовых вод. Откачиваемая вода смешивается с нагне-

таемой , подн маясь по внутренней трубе иглофильтра, поступает в цир-

куляц онный резервуар.

Пр меняя эжекторные установки, можно понизить уровень грунтовых вод до 18–20 м. В грунтах с низкой степенью водоотдачи могут оказаться эффект вными вакуум-эрлифтные установки, сочетающие принцип вакуума эрл фта. Так е установки применяются при водопонижении до 20 м и более.

Для одноярусного понижения уровня грунтовых вод в гравелистых отложен ях находят пр менение водопонижающие скважины диаметром до 200–400 мм с погруженными глу инными насосами. Вначале в пробуренные с шагом 5–15 м скважины опускают трубчатые фильтры и извлекают обсадные трубы, которые изготавливают из перфорированных стальных, асбоцементных или пластмассовых труб диаметром 20–350 мм. По наружной поверхности тру ы о матывают нержавеющей проволокой.

В слабопроницаемых грунтах, содержащих около 15–20% глинистых частиц, с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут целесообразно применять электроосмотическое водопонижение. В чем его сущность? К водопонижающим скважинам, оборудованным электрофильтрами, подводят постоянный электрический ток (отрицательный полюс), а между скважинами в шахматном порядке через 0,6–1,0 м забивают в грунт стальные трубы-аноды, соединяя их с положительным полюсом источника тока. Трубы располагают в 1,5 м от бровки котлована, погружая их на одинаковую глубину от иглофильтров. Напряжение в сети составляет порядка 50–60 В при плотности тока в 1 на 1 м2 завесы. При включении источника тока происходят электроосмотический отсос и создается дополнительный приток воды к скважинам. При этом дебит возрастает приблизительно в 4 раза.

6.4. Искусственное замораживание грунтов

Искусственное замораживание грунтов применяют в разнообразных инженерно-геологических условиях при наличии пластов водоносных грунтов с коэффициентом фильтрации не более 10 м/сут, а также в трещи-

75

новатых скальных грунтах, залегающих под толщей неустойчивых водоносных грунтов, с притоком подземных вод более 50 м3/ч.

В настоящее время применяют два способа искусственного замораживания грунтов: рассольный, безрассольный.

ущность рассольного способа заключается в том, что по контуру будущего подземного сооружения забуривают вертикальные наклонные или Сибгоризонтальные замораживающиеАскважиныДИдиаметром 120–150 мм, располагая их на расстоянии 0,8–1,5 м. В скважины помещают замораживающие колонки д аметром 114 мм и питающие трубки диаметром 25–37 мм, по которым ц ркул рует охлажденный до 253–248 К рассол – раствор хлористого кальц я (СаСl2). Иногда в виде хладоносителя используют раствор хлористого натр я, углекислоту, фреон-30 и др. Вода в порах грунта, окружающая каждую скважину, постепенно замерзает и образует ледогрунтовые ц л ндры рад усом 1–1,5 м. Иногда они смыкаются между собой, создавая плотную водонепроницаемую сплошную мерзлотную завесу, под

защитой которой ведут ра оты по проходке подземной выработки. Рассольный способ замораживания грунтов требует применения слож-

ного оборудован я, не всегда о еспечивает сплошность ледяного заграждения. Процесс замораж вания длителен.

Безрассольный способ основан на получении холода за счет испарения сжиженных газов непосредственно в замораживающих скважинах. При этом в качестве носителя холода используются жидкий азот, пропан, фре- он-12, фреон-22, аммиак. Применяя жидкий азот, имеющий температуру 77 К, можно в несколько раз сократить время замораживания и уменьшить толщину ледяного слоя.

При безрассольном способе отпадает необходимость в использовании специального хладоносителя, сокращается время замораживания, обеспечивается пожаробезопасность. К недостаткам следует отнести большой расход азота (300–1200 кг/м3 грунта) высокую стоимость работ. Поэтому этот способ применяют при быстрой ликвидации внезапных прорывов воды в подземных выработках.

Толщину ледогрунтовой стенки определяют по формуле

0,67 qmax ,

где qmax – максимальная интенсивность горизонтального давления грунта и воды на стену; γ – плотность массы грунта.

При строительстве подземных сооружений закрытым способом чаще всего применяют контурное замораживание. Вертикальные или наклонные скважины забуривают с поверхности земли до водоупора вдоль оси выработки для того, чтобы изолировать тоннель от проникновения воды.

76

Технология работ и применяемое оборудование. Перед заморажива-

нием бурят скважины, затем монтируют трубопроводы и холодильные установки. Для бурения скважин применяют буровые станки типов ЗИФ-650А, УРБ-3АМ и др. Отклонение от проектного положения вертикальных скважин не должно превышать 1%.

При рассольном способе замораживающие рассолы производят на ста- СибАДИционарных станциях, в состав которых входят компрессор, конденсатор, испаритель, регулирующий вентиль, насосное оборудование, система трубопроводов пускорегулирующая аппаратура. Схема замораживания

грунтов при прокладке тоннелей под рекой приведена на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Схема замораживания грунтов при прокладке тоннелей под рекой: 1 – замораживающие колонки; 2 – ледогрунтовая плита;

3 – перегонные тоннели

На небольших участках применяют передвижные замораживающие установки типов ПКС-1 ПКС-2, состоящие из двух аммиачных компрессоров ДАУ-50 на автоприцепах МАЗ-35224.

Контрольные вопросы

1.Когда используется открытый водоотлив?

2.Какова технология открытого водоотлива?

3.Какие существуют способы осушения и закрепления грунтов?

4.Какова технология водопонижения при помощи иглофильтров?

5.Какие иглофильтровые установки используются для водопонижения?

77