способ сооружения подземных выработок в неустойчивых водонасыщенных грунтах

Формула изобретения

Способ сооружения подземных выработок в неустойчивых водонасыщенных грунтах, включающий создание ледогрунтового ограждения и проходку подземной выработки с установкой крепи, отличающийся тем, что после проходки подземной выработки и установки крепи в ледогрунтовом ограждении через обделку пробуривают скважины и устанавливают в них инъекторы с герметизацией в месте соединения с обделкой, затем ледогрунтовое ограждение размораживают вдоль оси подземной выработки заходками, кратными длине кольца обделки, после чего через инъекторы осуществляют инъекционное закрепление оттаявшего разуплотненного грунта заходки в последовательности снизу вверх по периметру обделки, начиная с лотка, расчетное количество раствора закачивают в несколько этапов, на каждом этапе инъекцию осуществляют по всему периметру обделки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам сооружения тоннелей в слабых неустойчивых водонасыщенных грунтах и может быть использовано при строительстве метрополитена, транспортных тоннелей и других подземных сооружений.

Известен способ сооружения тоннелей под защитой экрана из труб, используемого в качестве временной крепи (Маковский Л.В., Чеботарев С.В. Способ строительства подземного сооружения.- авт.св. СССР N 1273572, 1986).

Недостатком такого способа является его неэффективность в слабых неустойчивых мелкодисперсных водонасыщенных грунтах.

Известен способ сооружения тоннелей в слабых водонасыщенных грунтах, включающий создание ледогрунтового ограждения по контуру выработки (Волков В.П. Тоннели.- М.: Транспорт, 1970, с. 396).

Недостатком этого способа является возможная деформация поверхности, обусловленная разницей в объемах воды соответственно в твердой и жидкой фазах, что приводит к пучению на стадии замораживания и просадкам на стадии оттаивания, которая наступает после окончания сооружения объекта. Активный период развития деформации земной поверхности продолжается после прекращения проходки спустя 6-12 мес и по некоторым данным продолжается даже в течение 1,5-2 лет.

Причина деформаций земной поверхности объясняется тем, что замораживание грунта сопровождается повышением его влажности (в результате морозной миграции влаги с теплых слоев грунта), вследствие чего свойства грунта после его оттаивания по сравнению с первоначальными условиями резко ухудшаются: происходит его разуплотнение, снижаются прочностные качества и поэтому осадки возрастают. Отмеченное может являться причиной деформации в зданиях, сооружениях, а также в обделках тоннелей.

Целью изобретения является уменьшение деформации дневной поверхности, зданий, сооружений, инженерных коммуникаций, обделки тоннелей и обеспечение герметичности выработки при ее эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что после проходки подземной выработки и установки крепи в ледогрунтовом ограждении через обделку пробуривают скважины и устанавливают в них инъекторы с герметизацией в месте соединения с обделкой, затем ледогрунтовое ограждение размораживают вдоль оси подземной выработки заходками, кратными длине кольца обделки, после чего через инъекторы осуществляют инъекционное закрепление оттаявшего разуплотненного грунта заходки в последовательности снизу вверх по периметру обделки, начиная с лотка, расчетное количество раствора закачивают в несколько этапов, на каждом этапе инъекцию осуществляют по всему периметру обделки.

Заявленный способ является новым, так как он не известен из уровня техники.

Заявленный способ имеет изобретательский уровень, так как он для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Заявленный способ является промышленно применимым, так как он может быть использован при строительстве метрополитена, транспортных тоннелей и других подземных сооружений.

На чертеже показано продольное сечение выработки, закрепленной опережающей крепью из ледогрунтовой оболочки и на втором этапе инъекционным составом.

В ледогрунтовом ограждении 1 через обделку 2 пробуривают скважины 3 и устанавливают в них инъекторы 4 с герметизацией в месте соединения с обделкой 2.

Затем, используя либо инъекторы 4, либо трубы замораживающих колонок, либо то и другое в комбинации, одним из известных способов ледогрунтовое ограждение 1 размораживают вдоль оси подземной выработки заходками, кратными длине кольца обделки 2. После чего через инъекторы 4 в оттаявший разуплотненный грунт заходки в последовательности снизу вверх по периметру обделки 2, начиная с лотка, закачивают инъекционный раствор и закрепляют грунт в этой зоне 5. Расчетное количество раствора закачивают в несколько этапов. На каждом этапе инъекцию осуществляют по всему периметру обделки 2, что обеспечивает равномерное ее обжатие и исключает деформацию обделки 2.

То, что размораживание ледогрунтового ограждения 1 осуществляют вдоль оси подземной выработки заходками, кратными длине кольца обделки 2, т.е. зональное размораживание, предотвращает сдвижение массива грунта над пройденной выработкой. Закрепленный инъекционный раствором в этих зонах грунт обладает значительно меньшими деформативными и фильтрационными свойствами, значительно снижаются осадки дневной поверхности.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет решить сложную задачу по сооружению подземных выработок в неустойчивых водонасыщенных грунтах в условиях плотной городской застройки, значительно снизить осадки дневной поверхности, исключить деформацию обделки, зданий и сооружений, обеспечить гидроизоляцию выработки.