способ регулирования осадок тяжелых сооружений, фундируемых в водоносной толще нескальных слабопроницаемых грунтов

Формула изобретения

1. Способ регулирования осадок тяжелых сооружений, фундируемых в водоносной толще нескальных слабопроницаемых грунтов путем дренирования грунтового массива основания рассредоточенными вертикальными скважинами, отличающийся тем, что дополнительно выполняют дренаж в виде наклонных веерных скважин, оголовки которых размещают в периметральной потерне, находящейся во внешних консолях фундаментной плиты, с водоприемными участками, заглубленными в активную сжимаемую толщу основания, причем все скважины присоединяют через запорные устройства к общему вакуумированному коллектору, либо в каждой из них располагают устройства для заданного понижения грунтовых вод, например, гидро- или пневмоэжекторные устройства с малой, но легко поддающейся изменению производительностью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при регулировании осадок тяжелых сооружений в глинистых грунтах дополнительно формируют систему электроосмотического инициирования водопритока к металлическим трубчатым скважинам-дренам, между которыми размещают металлические стержни и присоединяют металлические трубчатые скважины-дрены к отрицательному полюсу - катоду, а металлические стержни к положительному полюсу - аноду низковольтного источника постоянного тока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства тяжелых и крупногабаритных сооружений, в частности к технологическим приемам возведения реакторных блоков АЭС, фундируемых в неоднородной толще водоносных и слабопроницаемых нескальных грунтов.

Характерной и крайне негативной особенностью процесса строительства и последующей эксплуатации сооружений в этих условиях являются неравномерные деформации грунтовой толщи, сжимаемой под действием значительных нагрузок, в связи с чем происходят неодинаковые по периметру фундамента осадки и соответственно - крены сооружения.

Известен способ регулирования осадок и крена сооружения, фундируемого на сжимаемой толще водонасыщенных нескальных грунтов с использованием дополнительной пригрузки сооружения со стороны, противоположной наблюдаемому его крену. Способ заключается в ускорении под действием дополнительной пригрузки, отжатая воды, которая содержится в поровом пространстве геологических элементов грунтовой толщи основания, оказывающих большое сопротивление уплотняющему давлению (Зализский А.Г., Скрыпников В.И. и др. Опыт контроля и корректировки наклона зданий реакторных отделений Балаковской АЭС. / Сборник «Атомные электрические станции». М.: 1991. Выпуск 12, С.2-27).

Недостатком такого способа является то, что для создания часто значительной и крупногабаритной пригрузки необходимо выделить для ее размещения соответствующее по размерам место внутри сооружения или установить пригрузку на нем снаружи, например, заполняемые водой навесные баки, что в том и другом случаях существенно усложняет технологический цикл строительства.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ускорения консолидации и упрочнения слабых водонасыщенных грунтов в основании сооружения путем дренирования грунтового массива основания рассредоточенными по всей подошве фундамента сооружения вертикальными скважинами с выпуском отжимаемой из грунта воды в находящийся под сооружением тюфячный дренаж (Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс), М.: Высшая школа, 1973, С.195).

Однако при часто встречающемся неоднородном геологическом строении грунтовой толщи, например, в виде перемежающегося напластования ее инженерно-геологических элементов, а также при неравномерном распределении внешней нагрузки данным способом нельзя выборочно воздействовать на процессы отжатия воды из различных по своим геофильтрационным свойствам элементов геологической структуры основания и управлять его деформированием, чтобы избежать недопустимых неравномерных осадок и, соответственно, кренов сооружения во время строительства и эксплуатации.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в регулировании процесса осадок и кренов тяжелых сооружений, фундируемых в водоносной толще нескальных слабопроницаемых грунтов и в обеспечении равномерности деформирования основания в процессе фильтрационной консолидации его геоструктурных элементов, слагающих толщу основания.

Для достижения указанного технического результата в данном способе, включающем дренирование грунтового массива основания рассредоточенными вертикальными скважинами, дополнительно выполняют дренаж в виде наклонных - веерных скважин, оголовки которых размещают в периметральной потерне, находящейся во внешних консолях фундаментной плиты, с водоприемными участками, заглубленными в активную сжимаемую толщу основания, причем все скважины присоединяют через запорные устройства к общему вакуумированному коллектору либо в каждой из них располагают устройства для заданного понижения грунтовых вод, например, гидро- или пневмоэжекторное устройства с малой, но легко поддающейся изменению производительностью.

Кроме этого заявленное техническое решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:

при регулировании осадок тяжелых сооружений в глинистых грунтах дополнительно формируют систему электроосмотического инициирования водопритока к металлическим трубчатым скважинам-дренам, между которыми размещают металлические стержни и присоединяют металлические трубчатые скважины-дрены к отрицательному полюсу - катоду, а металлические стержни к положительному полюсу - аноду низковольтного источника постоянного тока.

Отличительными признаками предложенного способа являются: выполнение дренажа в виде вертикальных или наклонных - веерных скважин, оголовки которых размещают в периметральной потерне во внешних консолях фундаментной плиты, заглубление водоприемных участков в активную сжимаемую толщу основания, присоединение всех скважин к общему вакуумированному коллектору или размещение в каждой из них устройства для заданного понижения грунтовых вод. Это позволяет обеспечить возможность изменять интенсивность фильтрационной консолидации нескальных слабопроницаемых грунтов на участке основания сооружения, где это необходимо по сложившимся условиям и благодаря этому регулировать осадки и крены тяжелых сооружений там, где в большей мере проявляются деформации основания.

Предлагаемый способ поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображена система сооружение - основание в вертикальном сечении.

На фиг.2 - система сооружение - основание в горизонтальном сечении.

На чертежах показаны расположенная нижняя часть сооружения 1 на фундаментной плите 2 с внешними консолями, в которых проходит периметральная потерна 3 с выходящими в нее оголовками вертикальных и наклонных - веерных скважин 4, оборудованных общим вакуумированным коллектором или устройством для заданного понижения уровня грунтовых вод, например, гидро- или пневмоэжекторным устройством, под фундаментной плитой 2 находится пластовый дренаж 5, с внешней стороны фундаментной плиты 2 в активной сжимаемой толще основания размещают металлические стержни 6, которые являются положительными электродами дополнительной системы электроосмотического инициирования водопритока. Способ осуществляется таким образом.

На заранее предусмотренных в проекте внешних консолях фундаментной плиты 2 возводимой нижней части сооружения 1 по всему его периметру выполняют, используя обычные приемы буровых работ, вертикальные или, при заранее обоснованной необходимости, наклонные - веерные скважины 4 с водоприемными участками, находящимися в пределах активной сжимаемой толщи основания, то есть в зоне влияния внешней нагрузки, воспринимаемой основанием, на геофильтрационные свойства его структурных элементов.

Причем эти скважины 4 либо присоединяют через запорные устройства, например, вентили к вакуумированному коллектору, в котором с помощью вакуумного насоса поддерживается давление ниже атмосферного, либо оснащают гидро- или пневмоэжекторными устройствами малой производительности, а также запорными устройствами, например задвижками на случай режимного отключения скважины.

Затем, если в процессе возведения сооружения и далее во время его эксплуатации будут замечены признаки неравномерной и недопустимой по своей величине деформации грунтовой толщи основания, сопровождающейся кренами, производят контролируемое водопонижение в вертикальных или наклонных - веерных скважинах 4, расположенных с противоположной стороны того участка фундаментной плиты 2, где наблюдается более интенсивная деформация основания и где в это время необходимо отключать скважины от вакуумированного коллектора.

Тем самым на дренируемом участке инициируется отжатие внутрипоровой воды из грунта, сопровождающееся его уплотнением, которое также может происходить под действием дополнительной весовой (геостатической) пригрузки, возникающей с интенсивностью около 0,7 т/м³ при осушении песчаного грунта вследствие устранения Архимедовой силы его взвешивания и до 2 т/м³ в том случае, когда в «депрессионной воронке» оказывается слой глинистого грунта обычно с очень малым коэффициентом водоотдачи (µ=0,1÷0,15).

В целях удобства оперативного осуществления предлагаемым способом мероприятий оголовки вертикальных или наклонных - веерных скважин 4 со всей необходимой оснасткой размещают в находящейся во внешних консолях фундаментной плиты 2 периметральной потерне 3, в которой также можно разместить систему гидравлического нивелирования, позволяющую в автоматическом режиме следить за осадками сооружения.

Таким образом, следует, что применение способа регулирования осадок тяжелых сооружений, фундируемых в водоносной толще нескальных слабопроницаемых грунтов, дает возможность регулировать процессы осадок и кренов тяжелых сооружений или обеспечивать равномерность деформирования основания в процессе фильтрационной консолидации его геоструктурных элементов.