способ устройства противофильтрационного экрана с переменной водопроницаемостью в эксплуатируемой дорожной насыпи

Формула изобретения

Способ устройства противофильтрационного экрана с переменной водопроницаемостью в эксплуатируемой дорожной насыпи, заключающийся в том, что в результате в дорожной насыпи образуется экран с переменной фильтрационной водопроницаемостью, а его сечение максимально приближено к форме трапеции, отличающийся тем, что переменная водопроницаемость достигается путем нагнетания двухкомпонентного закрепляющего раствора, в качестве указанного раствора используют 2,5-7,5 н. раствор гидроксида натрия с добавкой извести в количестве 1-2% от массы рабочего раствора, нагнетание осуществляют через инъекторы, размещенные вертикально на обочине насыпи заходками, с длиной заходки, равной сумме длины перфорированной части инъектора и радиуса укрепления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожному строительству и предназначено для снижения фильтрации воды через дорожную насыпь с целью обеспечения ее устойчивости.

В соответствии со СНиП 2.06.14-85 «Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод» конструкция противофильтрационного экрана в теле грунтовой насыпи полностью прорезает водоносные породы и заглубляться в водоупорные породы. Толщина противофильтрационного экрана до водоупора определяется исходя из требуемой величины перепада напора с его верховой и низовой сторон и допустимого градиента напора. Традиционно конструкция экрана в эксплуатируемой грунтовой насыпи дороги имеет в разрезе по его высоте форму прямоугольника с постоянными по высоте толщиной экрана и его коэффициентом фильтрации.

Известен струйный способ устройства противофильтрационного экрана в теле эксплуатируемой грунтовой насыпи, путем нагнетания в грунтовую насыпь твердеющих глиноцементных и глинистых растворов заполнителей [Рекомендации по струйной технологии сооружения противофильтрационных завес, фундаментов, подготовки оснований и разработки мерзлых грунтов, разработаны институтами «Гидроспецпроект» и «ВНИИОСП» 1989 г.], сущность которого заключается в бурении направляющих скважин на глубину, превышающую глубину заложения завесы на 1-1,5 м.; спуск в скважину до забоя струйного монитора; размыв в грунте полости и заполнение ее раствором по мере подъема монитора; повторение операции в следующей скважине со стыковой секции завесы. В результате в грунте образуется глиноцементный экран, коэффициент фильтрации которого приближается к 10 ^-6-10^-7 м/сут.

Эта конструкция и способ устройства экрана обладают следующими недостатками:

1. Гидродинамическое давление на противофильтрационный экран увеличивается от верха экрана к его основанию, а толщина экрана назначается исходя из наибольшего гидродинамического давления, что приводит к перерасходу материала на его устройство;

2. Для производства работ необходимо применение громоздкой буровой техники и струйной технологии «Струя», что определяет невозможность устройства противофильтрационного экрана без закрытия движения автотранспорта.

Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому объекту является конструкция противофильтрационного экрана в грунтовых плотинах в соответствии со СНиП 2.06.05-85* «Плотины из грунтовых материалов».

Противофильтрационный экран в сечении имеет форму трапеции, уширяющуюся к основанию плотины. В условиях напорной фильтрации, противофильтрационный экран является областью с переменной фильтрационной проницаемостью, что достигается переменной степенью уплотнения грунта экрана по его высоте. Минимальную толщину экрана поверху назначают из условия производства работ, а понизу - из условия обеспечения фильтрационной прочности экрана.

Однако данная конструкция и способ обладают следующими недостатками: способ может быть применен только при возведении нового сооружения; в эксплуатируемом сооружении, в условиях напорной фильтрации, возведение такого экрана невозможно.

Задачей изобретения является разработка способа устройства противофильтрационного экрана переменной водопроницаемостью в эксплуатируемой дорожной насыпи с оптимальными по стоимости параметрами, эффективно снижающего фильтрацию воды через эксплуатируемую насыпь и обеспечивающего ее устойчивость. Создание переменной водопроницаемости необходимо для равномерного распределения гидродинамического давления на тело экрана с обеспечением постоянного расхода воды по всей высоте экрана, а также для обеспечения фильтрационной прочности экрана.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе устройства противофильтрационного экрана с переменной водопроницаемостью в эксплуатируемой дорожной насыпи, заключающемся в том, что в результате в дорожной насыпи образуется экран с переменной фильтрационной водопроницаемостью, а его сечение максимально приближено к форме трапеции, переменная водопроницаемость достигается путем нагнетания двухкомпонентного закрепляющего раствора, в качестве указанного раствора используют 2,5-7,5 н. раствор гидроксида натрия с добавкой извести в количестве 1-2% от массы рабочего раствора, нагнетание осуществляют через инъекторы, размещенные вертикально на обочине насыпи заходками, с длиной заходки, равной сумме длины перфорированной части инъектора и радиуса укрепления.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг.1 приведена конструкция противофильтрационного экрана с переменной водопроницаемостью по высоте экрана в теле эксплуатируемой, подтопленной насыпи, реализующаяся предлагаемый способом, на фиг.2 - конструкция противофильтрационного экрана в разрез насыпи вдоль экрана, с участками переменной водопроницаемости по длине экрана, реализующаяся предлагаемый способом.

1 - насыпь; 2 - основание; 3 - водоем; 4 - инъекторы; 5 - противофильтрационный экран с переменной водопроницаемостью; 6 - разводящая сеть; 7 - емкость для приготовления раствора; 8 - насос; 9 - кривая депрессии (до устройства экрана); 10 - кривая депрессии после устройства противофильтрационного экрана.

Заявляемый способ заключается в следующем:

· Работы по погружению в грунт инъекторов:

- инъекторы забивают в грунт земляного полотна вертикально на обочине;

- забивку инъекторов в грунт осуществляют при помощи пневмоударной машины ПУМ-65.

· Нагнетание щелочного раствора в грунт:

- нагнетание раствора осуществляют при помощи плунжерного насоса (НД-1000/10);

- разводящая сеть состоит из резиновых шлангов с тканевыми прокладками с внутренним диаметром 12-19 мм;

- объем нагнетаемого раствора в зависимости от требуемой дозировки NaOH и ширины устраиваемого экрана;

- расход раствора 2-3 л/мин;

- давление нагнетания не должно превышать 0,5 МПа;

- нагнетание раствора производят заходками, длина заходки равна длине перфорированной части инъектора плюс радиус укрепления.

· Извлечение инъекторов:

- инъекторы извлекают при помощи пневмоударной машины ПУМ-65.

Для укрепления применяют двухкомпонентный раствор гидроксида натрия (ГОСТ 2263-79 ) 2,5-7,5 н. концентрации (плотность раствора 1,11-1,32 г/см³) с добавкой извести (1-2% от массы рабочего раствора), нагнетание осуществляют через инъекторы, размещенные вертикально на обочине насыпи заходками, с длиной заходки, равной сумме длины перфорированной части инъектора и радиуса укрепления, нагнетание осуществляют через инъекторы, размещенные вертикально на обочине насыпи заходками, с длиной заходки, равной сумме длины перфорированной части инъектора и радиуса укрепления.

Таким образом, заявляемый способ устройства противофильтрационного экрана с переменной водопроницаемостью в эксплуатируемой дорожной насыпи:

- является актуальным при его устройстве в существующей насыпи дороги в условиях напорной фильтрации (это связано с устройством противофильтрационного экрана в период эксплуатации подтопленной дорожной насыпи без закрытия движения автотранспорта);

- снижает фильтрацию в теле насыпи, обеспечивая ее устойчивость (п.4.4 СНиП 2.06.14-85, п.2.50 СНиП 2.06.05-84*);

- обеспечивает оптимальные по стоимости параметры исходя из условия достижения устойчивости насыпи из глинистого грунта (конструктивно-технологические параметры устройства противофильтрационного экрана не только повышают устойчивость подтопленной эксплуатируемой дорожной насыпи, но и обеспечивают наименьшую стоимость экрана).