способ восстановления выработанных карьеров для строительства сооружений

Формула изобретения

1. Способ восстановления выработанных карьеров для строительства сооружений, включающий раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, выработку карьера, закладку выработанного пространства карьера послойно с уплотнением слоев, вначале строительными отходами, близкими по своему составу к природным минералам, а затем вскрышными породами с последующим выравниванием и уплотнением, отличающийся тем, что после планировочных работ и частичной закладки выработанного пространства карьера вначале по периметру карьера, предназначенному для строительства, на глубине не менее 1,8 м, производят усиление его бортов посредством горизонтального продавливания элементов усиления с образованием концевых участков за границей стенок карьера с помощью продавливающей установки, затем по периметру дна карьера под каждым из выступающих концевых участков элементов усиления устраивают буронабивные сваи с армирующим каркасом и высоким ростверком, предназначенным для установки на него колонны, соединяющей буронабивную сваю с элементами усиления, при этом элементы усиления укладывают на расчетном расстоянии друг от друга, после этого производят выборку толщи грунта в стенах карьера между элементами усиления и первоначально установленными буронабивными сваями, после выработки расчетного количества грунта и укрепления стен образовавшегося пространства производят установку последующих буронабивных свай с колоннами, их закрепление и выборку следующего объема грунта, цикл повторяют до образования в стенах карьера расчетного объема помещения, после полного оборудования подземного помещения возводят фундамент на искусственном основании из элементов усиления под строительство наземного сооружения.

2. Способ восстановления выработанных карьеров для строительства сооружений по п.1, отличающийся тем, что в качестве элементов усиления используют цельные, а также жестко соединенные между собой в стык до проектной длины секции стальных труб, которые заполняют бетонной смесью до или после продавливания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для восстановления нарушенных земель в строительно-энергетической отрасли промышленности.

Известен способ восстановления нарушенных почв (1) при открытой разработке месторождений, включающий выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, отработку карьерного поля, перемещение и укладку вскрышных пород и почвенного слоя. Однако восстановление нарушенных земель при этом способе происходит за очень длительный период, а почвенный слой подвержен ветровой и водной эрозиям.

Известен способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений (2), включающий раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, отработку карьерного поля, закладку выработанного пространства и его выравнивание вскрышными породами с последующим укладыванием почвенного слоя. Недостатком известного способа является извлечение больших объемов почвы для создания плодородного слоя, что в свою очередь ведет к образованию больших площадей нарушенных земель, росту трудозатрат и значительному увеличению стоимости восстановительных работ.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений (3) включающий: раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, выработку карьера, закладку выработанного пространства послойно строительными отходами, близкими по своему составу к природным минералам, с уплотнением каждого слоя, укладку дренирующего слоя и отсыпку слоя потенциального плодородного грунта. Недостатком данного способа является высокая стоимость восстановительных работ из-за извлечения больших объемов плодородной почвы.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение трудозатрат и стоимости восстановительных работ.

Это достигается тем, что в способе восстановления выработанных карьеров для строительства сооружений, включающем раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, выработку карьера, закладку выработанного пространства вначале строительными отходами, близкими по своему составу к природным минералам, послойно, с уплотнением каждого из слоев, а затем вскрышными породами с последующим выравниванием и уплотнением, согласно изобретению, после выполнения планировочных работ и частичной закладки выработанного пространства карьера, вначале по периметру карьера, предназначенному для строительства, на глубине не менее 1.8 метра, производят усиление бортов карьера с помощью продавливающей установки посредством горизонтального продавливания элементов усиления с образованием концевых участков за границей стенок карьера, затем по периметру дна карьера, под каждым из выступающих концевых участков элементов усиления, устраивают буронабивные сваи с армирующим каркасом и высоким ростверком, предназначенным для установки на него колонны, соединяющей буронабивную сваю с концевыми участками элементов усиления, при этом элементы усиления укладывают на расчетном расстоянии друг от друга, после этого производят выборку толщи грунта в стенах карьера между элементами усиления и первоначально установленными буронабивными сваями, после выработки расчетного количества грунта и укрепления стен образовавшегося пространства, производят установку последующих буронабивных свай с колоннами, их закрепление и выборку следующего объема грунта, цикл повторяют до образования в стенах карьера расчетного объема помещения, после полного оборудования подземного помещения, возводят фундамент на искусственном основании, образованном элементами усиления, под строительство наземного сооружения. В качестве элементов усиления используют цельные, а также жестко соединенные между собой в стык до проектной длины секции стальных труб, которые заполняют бетонной смесью до или после продавливания.

Внедрение данного изобретения резко снижает стоимость восстановительных работ за счет использования выработанного карьера (нет необходимости рыть котлован), строительных отходов, постоянно образующихся в результате реконструкции, сломе и ремонте зданий и сооружений. Учитывая то, что постоянно образующиеся строительные отходы вывозятся на полигоны для захоронения бытовых и промышленных отходов, то внедрение данного изобретения позволит улучшить экологическую ситуацию.

Предложенный способ поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 показаны конструктивная схема реализации данного способа и сечение 1-1.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале па площади нарушенного участка выполняют планировочные работы, причем планировку проводят так, чтобы одна часть карьера была предназначена для будущего строительства сооружений, а другая - для устройства подъездных путей. Среднюю абсолютную отметку устанавливают с учетом технико-экономического обоснования. Потом производят предварительную засыпку карьера (1) строительными отходами (2) послойно с различной крупностью фракции. Каждый слой уплотняют методом укатки уплотняющими машинами и механизмами. Затем отсыпают карьер (1) слоем вскрышных пород (3) до отметки дна котлована под фундамент будущего сооружения. Слой вскрышных пород выравнивают и уплотняют. В соответствии с принятой конструктивной схемой расположения элементов усиления (4) в плане будущего сооружения разбивают их оси. Устанавливают очередность продавливания элементов усиления и производят их маркировку. Производят монтаж продавливающей установки (5) и выставляют ее направляющую платформу относительно разбивочных осей элементов усиления (4). Укладывают на направляющую платформу первую секцию элемента усиления (4), предварительно забетонированную и производят ее продавливание в стенку карьера (1) в заданном горизонтальном направлении, на глубине не менее 1,8 метра. При помощи сварного или иного жесткого соединения стыкуют последующую секцию элемента усиления (4) и продавливают в грунт. Цикл повторяют до достижения требуемой проектной длины (L) элемента усиления, при этом последнюю секцию продавливают не полностью, оставляют концевой участок (f) за границей стенки карьера. С помощью бетононасоса внутренний объем элементов усиления бетонируют подвижной бетонной смесью на мелком заполнителе.

Продавливающую установку перемещают на следующую позицию продавливания элемента усиления (4) и цикл повторяют. Таким образом, по периметру карьера, спланированного под строительство сооружений, формируют искусственное основание для последующего возведения на нем фундамента будущего сооружения. Несущая способность искусственного основания в несколько раз повышается за счет образования уплотненной зоны грунта около пространства с элементами усиления (4). В качестве элементов усиления (4) применяют как цельные, так и составные, жестко соединенные между собой секции стальных труб, заполненные бетонной смесью. Затем устраивают буронабивные сваи (6) под каждым из концевых участков (f) элементов усиления (4). При изготовлении буронабивных свай (6) в них устанавливают армирующий каркас. Головы буронабивных свай (6) поднимают над уровнем планировки для организации высокого ростверка. Анкерную арматуру для крепления колонны (7) выполняют в виде замоноличенного в голову сваи анкерного болта (8). Обеспечив ровную поверхность голов свай, на них устанавливают колонны (7), верх которых закрепляют с концевыми участками (f) элементов усиления (4). Затем производят выборку толщи грунта на расчетную проектную высоту (h) в стенах карьера, по периметру, где проложены элементы усиления (4). После каждой выборки расчетного объема грунта стены и потолок выработанного пространства закрепляют и выборку грунта продолжают. В образовавшемся пространстве устраивают дополнительные помещения для последующего использования в качестве подземных гаражей, магазинов или объектов бытового обслуживания.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1062392, кл. E21C 41/00, 1983 г.

2. Патент России № 2109427, кл. A01B 79/02, 1988 г.

3. Патент России № 2274749, кл. E21C 41/32, 2006 г.