Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.01-83)

ПРИЛОЖЕНИЕ 17.

     
ПОЛЕВОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ

Данная методика предназначается для послойного определения коэффициента фильтрации грунтов в натурных условиях в целях их химического закрепления инъекционными способами. Коэффициент фильтрации по этой методике определяется в комплексе с опытными работами по химическому закреплению грунтов в натурных условиях. Методика распространяется на все нескальные грунты в естественном залегании на глубинах до 15 м.

Определение основано на измерении расхода воды на фильтрацию через перемещаемый в грунте по глубине источник определенной геометрической формы и размеров и измерении величины напора, создаваемого столбом воды. Техника определения заключается в бурении скважины на заданную глубину, в последующем внедрении в грунты забивкой специального инъектора с открывающимся отверстием на конце, в заполнении его водой и в измерении скорости падения ее уровня в результате фильтрации.

В комплект оборудования для полевого исследования водопроницаемости грунтов по данной методике входят два механизма: буровой станок и забивной специальной конструкции инъектор с набором измерительных емкостей.

Для бурения скважины рекомендуются станки ударно-вращательного бурения, пригодные для проходки скважины с обсадкой в нескальных грунтах на глубину до 15-20 м. Положительно для этих целей на практике себя зарекомендовали буровые станки вибрационного действия. Во всех случаях станки должны быть приспособлены для жесткого соединения с инъектором. Специальный инъектор для исследования водопроницаемости грунтов, за исключением нижней перфорированной части, имеет такое же устройство, как и инъектор для химического закрепления песчаных грунтов (рис.13, разд.5). Дополнительными требованиями к специальному инъектору являются следующие: внутренние диаметры соединительных ниппелей должны совпадать с внутренними диаметрами глухих звеньев; инъектор должен быть дооборудован переходными устройствами для его присоединения к забивному механизму бурового станка и для присоединения к наголовнику 5 измерительных емкостей, а также краном на штуцере 8 для заполнения водой измерительной емкости и инъектора из подключенного водопровода или заполненной водой емкости (устройства, согласно дополнительных требований, на рисунках не показаны).

Перфорированное звено 4 специального инъектора (см. рис.) конструктивно обеспечивает в погруженном состоянии открытие и закрытие перфораций для поступления воды в грунты. Преимущество и отличительная особенность данной конструкции перфорированного звена перед существовавшими ранее состоят в том, что открытие и закрытие перфораций в данной конструкции происходит без перемещения в грунте самого инъектора и его наконечника, что устраняет существовавшие ранее затруднения с открытием перфораций. Открытие и закрытие перфораций осуществляются специальным разборным ключом.

Рисунок. Схема установки для определения коэффициента фильтрации грунтов в натурных условиях

1 - сменные измерительные емкости разного сечения; 2 - резиновый шланг; 3 - специальный забивной инъектор;
4 - наконечник ииъектора с открывающимися отверстиями

Измерительные емкости 1 представляют собой набор цилиндрических сосудов диаметрами 1,5; 5; 14; 45 см и высотой 70 см. Емкости имеют донные отверстия с резьбой для герметичного соединения с инъектором. Для отсчетов падения уровня воды сосуды имеют хорошо видимые на боковой поверхности две горизонтальные риски, расположенные на расстоянии 50 см. Сосуды большого диаметра изготавливаются из нержавеющей листовой стали (в этом случае они оборудуются водомерными стеклами) или из листового оргстекла; для сосудов малого диаметра используются трубки из оргстекла. Закрытие донного отверстия измерительных сосудов в период от заполнения системы водой и до начала измерения расхода осуществляется с помощью резиновой пробки на деревянной ручке длиной 80 см.

Последовательный порядок определения коэффициентов фильтрации грунтов:

1. Пробурить и обсадить на заданную глубину скважины, одновременно обследовать и описать грунты и отобрать образцы для лабораторных исследований.

2. Подготовить для данной глубины комплект инъектора и ударным механизмом бурового станка внедрить его на заданную глубину.

3. Специальным ключом, опускаемым на забой инъектора, открыть перфорации инъектора.

4. Присоединить к верхнему звену инъектора измерительную емкость необходимого диаметра; емкость выбирается сообразно ожидаемой водопроницаемости грунта, визуально определенной по извлеченным бурением образцам.

5. Присоединить наголовник инъектора к водопроводу или специальной емкости, обеспечивающей поступление воды самотеком в измерительную емкость.

6. Заполнить инъектор и измерительную емкость водой, после чего закрыть пробкой донное отверстие.

7. Измерить положение верхней риски на измерительном сосуде над поверхностью земли в месте измерения, а также получить у буровиков данные по результатам бурения о глубине инъектора на забое или о глубине уровня грунтовой воды. Эти данные и результаты измерения внести в журнал.

8. Открыть донное отверстие в измерительной емкости, произвести пробный опыт на фильтрацию, определить по секундомеру время падения уровня между рисками в измерительной емкости. Если это время окажется слишком малым (обычно менее 1 мин) или слишком большим (обычно более 10 мин), то производят соответствующую замену измерительной емкости.

9. После того как выбрана и установлена на инъектор необходимая измерительная емкость, произвести многократные измерения падения уровня до стабилизации отсчетов времени. По установившемуся результату измерений рассчитать величину коэффициента фильтрации грунтов на данной глубине.

10. Коэффициент фильтрации, см/с, рассчитывают по формуле (см. рис.)

,                                                                                       (1)

где - радиус измерительной емкости, см; - величина падения уровня воды в измерительной емкости между рисками, см; - глубина перфорации в неводонасыщенных грунтах или глубина уровня грунтовой воды в водонасыщенных грунтах, см, от поверхности земли; - усредненная высота уровня воды в измерительной емкости от поверхности земли, см; - радиус инъектора, см; - время падения уровня, с.

11. Ключом закрывают перфорации инъектора и извлекают его из скважины.