|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Солянокислая обработка прифильтровых зон проводится для борьбы с кольматацией и зарастанием фильтров в известково-доломитовых грунтах. Принцип действия метода заключается в следующем: при химической реакции соляной кислоты с породами карбонатного тина последние растворяются, увеличивая существующие трещины и соединяя прифильтровую зону с более водообильными зонами. Гидравлический удар в скважине применяют для очистки механически заиленного (]1ильтра. Сущность способа зактючается в  Рис. 2.13. Свабироваиие скважины: 1 - штанга; 2 - клапаны; 3 - сваб (поршень); 4 - фильтровая колонна ЮМ, что в скважину сбрасывают определенным образом подобранный груз. Под действием силы удара груза о поверхность поды частицы песка и глины, заполнившие отверстия фильтра, иыбиваются и фильтр очищается. После обратной засыпки котлованов и траншей или непос-)едетвенно перед их затоплением водопонизительные установки, начиная с нижнего яруса, демонтируют. 2.2. Замораживание грунтов Искусственное замораживание грунтов применяется в слабых, неустойчивых водоносных грунтах и горных породах, при наличии разнородных пластов водоносных грунтов с коэффициентами фильтрации не более 10 м/сут и в трещиноватых горных породах, залегающих над толщей неустойчивых водоносных грунтов с притоком подземных вод в котлован более 50 мч-Способ искусственного замораживания основывается на способности водоносных грунтов приобретать высокую механическую [фочность и водонепроницаемость под действием низких температур. При замораживании находящаяся в трещинах и порах вода замерзает, превращаясь в лед, прочно связывающий пласты и различные отдельности грунтов. Сущность способа заюиочается в том, что до начала работ по контуру сооружения через каждые 0,8+2 м бурят скважины и оборудуют их замораживающими колонками. Скважины на 2+3 м заглубляют в водоупор. При отсутствии естественного водоупора специальными способами устраивают искусственный водоупорный слой, например цементацией или замораживанием грунта по всей площади котлована. Через замораживающие колонки насосами прокачивают хладоноситель с температурой -20+-40°С. Среднюю температуру льдогрунтового ограждения принимают равной 30+40 % температуры хлодоносителя, циркулирующего в замораживающих колонках. Вследствие поддержания постоянной отрицательной температуры за счет циркуляции хладоносителя в замораживающих колонках вода, находящаяся в порах и трещинах грунта и горной породы, замерзает и вокруг каждой колонки начинают образовываться льдогрунтовые цилиндры. В дальнейшем эти цилиндры смыкаются в единое льдогрунтовое ограждение. При замораживании грунтов происходит изменение их физико-механических свойств: увеличиваются прочность, сцепление, водонепроницаемость. Таким образом, льдогрунтовое ограждение выполняет роль временного водонепроницаемого ограждения, под защитой которого можно вести строительные работы. Пределы прочности замороженных грунтов на сжатие приводятся в табл. 2.3. Таблица 2.3. Пределы прочности замороженного грунта на сжатие, кгс/см
Льдогрунтовое ограждение поддерживают в замороженном состоянии до тех пор, пока не будет закончено строительство, после чего ограждение ликвидируктт. В редких случаях, для наиболее сложных и уникальных объектов, возможно иснользо-вание льдогрунтового ограждения на весь период :эксплуатации объекта. Получение холода основывается на использовании процесса теплотехнического цикла, при котором охлаждение хладоносите-ля происходит благодаря испарению жидкого хладагента. В качестве хладагента, в основном, применяют фреон и аммиак. Аммиак (NHa) - доступный и дешевый хладагент, обладающий хорошими термодинамическими качествами. Температура кипения аммиака при атмосферном давлении составляет +33,4 X. Фреон - хлорфторзамещенный углеводород на основе метана (СН4) и этана (CaHg). Фреон менее физиологически вреден, чем аммиак, но более текуч и способен проникать через малейшие неплотности. Принципиальная схема замораживающей станции показана на (рис. 2.14). Пары хладагента сжимаются в компрессоре 1 до давления 0,6+1,2 МПа (в зависимости от вида хладагента), в результате чего температура хладагента повышается до 100 °С. Затем он проходит через маслоотделитель 2 и попадает в межтрубное пространство конденсатора 3, по которому непрерывно циркулирует вода. В результате охлаждения пары конденсируются и хладагент переходит в жидкое состояние. При этом его давление остается тем же, а температура понижается па 15-25 °С (в зависимости от расхода воды и температуры охлаждающей жидкости). Из К{)нденсатора 3 по трубопроводу 4 через дроссельное устройство 5 и трубопро-  » вода Рис. 2.14. Принципиальная схема работы замораживающей статтции: 1 - компрессор; 2 - маслоотделитель; 3 - конденсатор; 4, 6,9,11, 19 - трубопроводы; 5 - дроссельное устройство; 7 - коллектор; 8 - замораживающие колонки; 10 - распределитель; 12 - насос; 13 - растворомешалка; 14 - хладоноситель; 15 - растворный бак; 16 - фязеу ловите ль; 17 - испаритель; 18 - змеевики испарителя вод 6 жидкий хладагент попадает в испаритель 17, где его давление резко снижается до 0,05 МПа. В результате перепада давления хладагент испаряется и его темпе]затура понижается до -30 ... -20 °С. Пары хладагента поднимаются по змеевикам испарителя 18 и через грязеуловитель 16 и трубопровод 19 опять попадают в компрессор. Таким образом хладагент совершает цикл непрерывного движения. В испарителе 17, где происходит переход жидкого хладагента в газообразное состояние, происходит процесс поглощения тепла хладагентом у хладоносителя 14, который находится в растворном баке 15 и циркулирует в межтрубном пространстве испарителя 17 с помощьнз растворомешалки 13. В результате чего хладоноситель охлаждается до температуры -20... -30 X. С помощью насоса 12 по магистральному трубопроводу 11 ш распределителю 10 охлажденный хладоноситель нагнетается в замораживающие колонки S. Циркулируя гю ним, хладоноситель отдает холод окружающим горным гюродам и замораживает их. Пройдя через колонки, хладагент по коллектору 7 и магистральному трубопроводу 9 поступает для повторного охлаждения в испаритель 17. Таким образом при работе замораживающей станции и.меют место три самостоятадьных замкнутых цикла движения жидкости: хладагента, воды в конденсаторе и хладоносителя. В качестве хладоносителей (растворов) обычно используют водные растворы солей хлористого кальция и хлористого магния. Концентрация раствора должна быть такой, чтобы его температура замерзания была на 8 °С ниже температуры испарения хладагента. Одним из основных недостатков таких рассолов является их повышенная агрессивность по отношению к льдопо-родным ограждениям. В случае утечки раствора из колонки происходят разрушение ранее созданного льдогрунтового ограждения и прорыв через него воды. В настоящее время применяются два способа искусственного замораживания грунтов. Описанный выше рассольный способ. Количество замораживающих скважин п определяется по выражению: (2.8) где а - расстояние между скважинами (для ограждения котлована а = 1,0+1,25 м, при создании сплошного льдогрунтового мас- гива а = 1,2+2,0 м); D, - диаметр льдогрунтового кольца вокруг выработки, который измеряется по оси расположения замораживающих скважин. При круглом сечении выработки диаметр окружности [фоек-тного расположения центров замораживающих скважин, м: Д =О„+1,2Е + 0,02И , (2.9) где D„p - диаметр выработки в проходке, м; Н - длина замораживающих скважин, м. Безрассольный способ основывается на получении холода за счет испарения сжиженных газов непосредственно в замораживающих скважинах. В качестве хладагента используют жидкий азот, пропан, фреон-12, фреон-22, аммиак. Преимущественное применение нашел жидкий азот, поэтому безрассольную схему еще называют схемой замораживания жидким азотом. По сравнению с рассольным способом использование жидкого азота ие требует специальпых машин и установок, значительно ускоряет процесс заморозки (температура кипения жидкого азота -195,7 °С), более безопасно с точки зрения взрыво- и пожаробезо-пасности. Такое крепление применяют в плывунах, при внезапШ1х прорывах воды и при необходимости ускорения работ. При замораживании грунтов с использованием бсзрассоль-ной схемы колонки соединяют последовательно в одну систему (рис. 2.15). Жидкий азот подается во внутренние (питающие)  Рис. 2.15. Безрассольная схема соединения колонок: 1 - подводящая труба; 2 - труба для отвода испаряющегося азота в атмосферу; 3 - стальной оголовок колонны 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||