Временное крепление стенок выемок

При разработке выемок в водонасыщенных грунтах или в стесненных условиях, когда при этом невозможно обеспечить требуемое заложение откосов, вертикальные стенки закрепляют специальными временными креплениями. Временная крепь может быть выполнена в виде деревянного или металлического шпунта, деревянных щитов с опорными стойками, щитов с распорными рамами и других конструкции.

Шпунтовое ограждение — наиболее дорогой способ — применяют при разработке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зданий и сооружений. Шпунт забивают до разработки выемки, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за ее пределами.

Крепление консольного типа состоит из стоек-свай, заземленных нижней частью в грунте глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов (досок, брусьев), непосредственно воспринимающих давление грунта. Крепление консольного типа целесообразно при глубине выемки до 5м. В траншеях значительной глубины используют консольно-распорное крепление, отличающееся от консольного тем, что между стойками в верхней их части перпендикулярно оси траншеи устанавливают распорки.

Распорное (горизонтально-рамное) крепление — наиболее простое в

исполнении — применяется при устройстве траншей глубиной до 4м в сухих или маловлажных грунтах. Крепление состоит из стоек, горизонтальных досок или дощатых (сплошных и несплошных) щитов и распорок, прижимающих доски или щиты к стенкам траншеи.

Наиболее эффективны инвентарные распорные рамы из трубчатых стоек и распорок благодаря их малой массе, легкости монтажа и демонтажа. Металлические трубчатые стойки по высоте имеют отверстия для крепления распорок. Распорка телескопического типа состоит, из наружной и внутренней труб, поворотной муфты и опорных частей. В зависимости от ширины траншей расстояние между стойками устанавливаю г путем выдвижения внутренней трубы из наружной, и фиксируют болтом, вставляемым в отверстия труб. Для полного прижатия щитов к стенкам выемки поворачивают муфту с винтовой нарезкой.

Необходимость и способ крепления стенок выемок устанавливается проектом производства работ. Во всех случаях временная крепь должна легко собираться и разбираться, быть прочной, воспринимать давление грунта и возможные дополнительные нагрузки от складируемых материалов и машин без значительных деформаций, не стеснять рабочее место и обеспечивать безопасное производство работ.

Искусственное закрепление грунтов

Искусственное закрепление грунтов представляет собой совокупность воздействий на грунт, в результате чего повышается прочность, он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым.

Закрепление грунтов применяется при создании вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых; вес или повышении несущей способности грунтовых оснований. В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, требуемой степени и назначения закрепления применяют замораживание, цементацию, битумизацию, химический, термический, электрический. электрохимический и другие способы искусственного закрепления грунтов.

Замораживание грунтов применяют в сильно водонасыщенных грунтах (плывунах) при разработке глубоких выемок. По периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенных между собой трубопроводом, по которому нагнетается специальная жидкость — рассол (растворы солей с низкой температурой замерзания), охлажденный холодильной установкой до —20...—25°С. Для охлаждения рассола в холодильной установке применяют так называемые хладагенты (аммиак, реже — углекислоты).

Охлаждающие иглы состоят из наружных труб, закрытых и заостренных снизу, и внутренних, вставленных в них коаксиально и открытых снизу. Рассол поступает во внутреннюю трубу, а в нижней части колонки переходит в наружную трубу, по которой поднимается вверх, после чего направляется к следующей колонке. Окружающий грунт замерзает концентрическими цилиндрами с постепенно увеличивающимися диаметрами. Эти цилиндры смерзаются в сплошную стенку мерзлого грунта, которая выполняет функцию конструкции ограждении временной выемки. Расстояние между колонками

зависит от гидрогеологических и температурных условий производства работ, глубина выемки назначается в среднем 1,5 ... 3м.

С пособ замораживания не лишен недостатков: сохранение эффекта лишь на период действия замораживающей установки, длительный процесс естественного оттаивания, повышение влажности грунта за счет миграции воды из теплых слоев грунта к охлажденным (под действием градиента температур). Однако технология замораживания и технические средства для его выполнения достаточно отработаны и поэтому, несмотря на указанные недостатки, этот способ широко применяется.

Цементация и битумизация заключается в инъецировании цементного раствора или разогретых битумов. Эти способы применяют для пористых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации, а также трещиноватых скальных пород.

Химическим способом закрепляют песчаные и лессовые грунты посредством нагнетания в них через инъекторы-химических растворов,

Химический способ может быть двух- и однорастворный. Двухрастворное закрепление заключается в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия Na₂SiO₃, а затем хлористого кальция СаСl₂- Растворы вступают в реакцию и образуют гель кремниевой кислоты nNa₂SiO₃mH₂O, который обволакивает зерна грунта и, твердея, связывает их в монолит. Этот способ применяется в хорошо дренирующих грунтах с коэффициентом фильтрации больше 2м/сут. При этом прочность грунта достигает 1,5...3МПа.

Термическое закрепление, применяемое для лессовых грунтов, заключается в обжиге раскаленными газами, нагнетаемыми через скважину в поры грунта. Газы образуются при сжигании жидкого или газообразного топлива, подаваемого в толщу грунта вместе с воздухом через жаропрочные трубы в пробуренную скважину.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5...1В/см и плотностью 1...5А/м². При этом глина осушается, уплотняется и теряет способность к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током в грунт вводят через трубу, являющуюся катодом и служащую инъектором, растворы химических добавок, увеличивающие проводимость тока (силикат натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.