ÓÄÊ 624.132.33
Á.Á. ÄÀÍÈËÎÂ, Á.Í. ÑÌÎËßÍÈÖÊÈÉ ÌÅÒÎÄÛ ÏÎÂÛØÅÍÈß ÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÈ ÍÅÊÎÒÎÐÛÕ ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÎÖÅÑÑÎÂ
ÏÎÄÇÅÌÍÎÃÎ ÑÒÐÎÈÒÅËÜÑÒÂÀ
Ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñîîðóæåíèÿ ïðîòÿæåííûõ ñêâàæèí è óêðåïëåíèÿ îòêîñîâ êîòëîâàíîâ ïðè ïîäçåìíîì ñòðîèòåëüñòâå è ïóòè ïîâûøå-íèÿ áåçîïàñíîñòè ðàáîò. Îïðåäåëåíû çíà÷åïîâûøå-íèÿ ïàðàìåòðîâ èíñòðóìåíòà äëÿ ôîðìèðîâà-íèÿ ñêâàæèí â ãðóíòå ìåòîäîì «ñóõîãî» áóðåôîðìèðîâà-íèÿ ãîðèçîíòàëüíûõ ñêâàæèí. Ðàññìîòðåíû ñîâðåìåííûå ñïîñîáû ñïåöèàëüíûõ ñòðîèòåëüíûõ ðàáîò ïî óêðåïëåíèþ ãðóíòîâîãî ìàññè-âà àðìèðîìàññè-âàíèåì ñòåðæíÿìè, óñèëåíèþ ãðóíòîâûõ îñíîìàññè-âàíèé è óñòðàíåíèþ äåôåêòîâ çåìëÿíîãî ïîëîòíà àâòîìîáèëüíûõ è æåëåçíûõ äîðîã èíúåêòèðîâàíèåì.
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: ñêâàæèíà, óïëîòíåíèå, ãðóíò, èíúåêòèðîâàíèå, àðìèðîâàíèå ãðóíòà.
Áåñòðàíøåéíûå ñïîñîáû ïðîêëàäêè ïîäçåìíûõ êîììóíèêàöèé ïðèìå-íÿþòñÿ â ïðîöåññå ñòðîèòåëüñòâà ïðàêòè÷åñêè ëþáûõ îáúåêòîâ â ñîâðå-ìåííûõ ãîðîäàõ. Âûñîêàÿ ïëîòíîñòü çàñòðîéêè ãîðîäñêèõ òåððèòîðèé è ïåðåõîä ïîäçåìíîãî ñòðîèòåëüñòâà íà áîëåå ãëóáîêèå ãîðèçîíòû ïðèâî-äÿò ê òîìó, ÷òî áåñòðàíøåéíûå ñïîñîáû ÷àñòî ñòàíîâÿòñÿ åäèíñòâåííî âîçìîæíûìè ïðè ïðîèçâîäñòâå ðàáîò.
Îäèí èç îñíîâíûõ ïðîöåññîâ ïðè áåñòðàíøåéíîé ïðîêëàäêå ïîäçåì-íûõ êîììóíèêàöèé — ñîîðóæåíèå ñêâàæèí. Ïðè âñåì ìíîãîîáðàçèè èñïîëüçóåìûõ äëÿ ýòîãî òåõíîëîãèé èõ îñíîâîé ÿâëÿþòñÿ òðè ñïîñîáà ñîîðóæåíèÿ ñêâàæèí — ïðîêîë, ïðîäàâëèâàíèå è áóðåíèå.  ïîñëåäíåå âðåìÿ ðàçâèòèå áåñòðàíøåéíûõ òåõíîëîãèé â íàèáîëüøåé ìåðå ñâÿçàíî ñ ãîðèçîíòàëüíûì áóðåíèåì. Øèðîêîå ïðèìåíåíèå âî âñåì ìèðå íàõîäÿò áóðîâûå óñòàíîâêè, â êîòîðûõ ðàçðóøåíèå ãðóíòà è åãî óäàëåíèå èç ñêâà-æèíû îñóùåñòâëÿþòñÿ ïîñðåäñòâîì áóðîâîãî ðàñòâîðà. Ïðè ýòîì íåêîòî-ðûå êîìïîíåíòû ðàñòâîðà îñåäàþò íà ñòåíêàõ ñêâàæèíû, ïîâûøàÿ èõ ïðî÷íîñòü è óñòîé÷èâîñòü ê îáðóøåíèþ.
Îñíîâíûì äîñòîèíñòâîì òàêîé òåõíîëîãèè ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ ïðîèç-âîäèòåëüíîñòü. Êðîìå òîãî, èñïîëüçîâàíèå ñðåäñòâ ïîäçåìíîé ëîêàöèè ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî óâåëè÷èòü äëèíó ñîîðóæàåìûõ ñêâàæèí. Îäíàêî ñóùåñòâóåò è ðÿä íåäîñòàòêîâ, ãëàâíûé èç êîòîðûõ — òðóäíîñòü
îáåñïå-÷åíèÿ ïðàâèëüíîé ãåîìåòðèè ñîîðóæàåìûõ ñêâàæèí. Íàèáîëåå òèïè÷íû-ìè äåôåêòàòèïè÷íû-ìè ÿâëÿþòñÿ íåäîïóñòèìîå ñóæåíèå èëè ÷ðåçìåðíîå ðàñøèðå-íèå ñêâàæèíû [1]. Òàêèå íàðóøåíèÿ ãåîìåòðèè ñîçäàþò â òîëùå ãðóíòà ïîëîñòè, çàïîëíåííûå áóðîâûì ðàñòâîðîì è ðàçìûòûì ãðóíòîì. Ïðè ñîîðóæåíèè ñêâàæèí ïîä äîðîãàìè, çäàíèÿìè, äðóãèìè ïîäîáíûìè îáúåê-òàìè ýòî íåäîïóñòèìî ñ òî÷êè çðåíèÿ áåçîïàñíîñòè, òàê êàê ïîëîñòè â ãðóíòîâîì ìàññèâå ñ áîëüøîé âåðîÿòíîñòüþ ìîãóò ñòàòü ïðè÷èíîé
ïîñëå-ISSN 0536–1052. Èçâåñòèÿ âóçîâ. Ñòðîèòåëüñòâî. 2012. ¹ 4
© Äàíèëîâ Á.Á., Ñìîëÿíèöêèé Á.Í., 2012
äóþùèõ îáðóøåíèé è ïðîâàëîâ äíåâíîé ïîâåðõíîñòè. Ýòî ìîæåò ïðîèñ-õîäèòü êàê â ïðîöåññå áóðåíèÿ, òàê è çíà÷èòåëüíî ïîçæå ïîñëå îêîí÷à-íèÿ ñòðîèòåëüñòâà.
 ÈÃÄ ÑÎ ÐÀÍ ðàçðàáîòàíà òåõíîëîãèÿ «ñóõîãî» áóðåíèÿ áåç èñ-ïîëüçîâàíèÿ æèäêîñòè. Ýòî ïîçâîëÿåò èçáàâèòüñÿ îò ðàññìîòðåííûõ âûøå íåäîñòàòêîâ è ïîâûñèòü áåçîïàñíîñòü ïîäçåìíîãî ñòðîèòåëüñòâà.
Îñíîâîé òåõíîëîãèè ÿâëÿåòñÿ ñîîðóæåíèå ñêâàæèí ìåòîäîì ÷àñòè÷íîãî óïëîòíåíèÿ ãðóíòà. Áîëüøàÿ ÷àñòü ãðóíòà ðàçðóøàåòñÿ è óäàëÿåòñÿ èç ñêâàæèíû, à ìåíüøàÿ ÷àñòü âäàâëèâàåòñÿ â åå ñòåíêè. Ýòî ïîçâîëÿåò äîñ-òèãíóòü íåîáõîäèìîé óñòîé÷èâîñòè ñêâàæèíû çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ñâîéñòâ ñàìîãî ãðóíòà áåç ïðèìåíåíèÿ áóðîâûõ ðàñòâîðîâ èëè äðóãèõ äî-ïîëíèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ.
Âàæíîé õàðàêòåðèñòèêîé ïðîöåññà îáðàçîâàíèÿ ñêâàæèí êîìáèíèðî-âàííûì ñïîñîáîì ÿâëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèå îáúåìîâ óïëîòíÿåìîé è èçâëå-êàåìîé ÷àñòåé ãðóíòà. Îò âûáðàííîãî ñîîòíîøåíèÿ çàâèñÿò óñòîé÷èâîñòü ñòåíîê ñêâàæèíû, ýíåðãîåìêîñòü ïðîöåññà è ðÿä äðóãèõ ïàðàìåòðîâ. Òðå-áóåòñÿ îïðåäåëèòü ìèíèìàëüíûé îáúåì ãðóíòà, êîòîðûé íåîáõîäèìî âäà-âèòü â ñòåíêè ñêâàæèíû, ÷òîáû ïîëó÷èòü äîñòàòî÷íóþ ïëîòíîñòü.
Ñóùåñòâóåò îïðåäåëåííàÿ ãðàíèöà ñòåïåíè óïëîòíåíèÿ ãðóíòà, ïîñëå êîòîðîé íåöåëåñîîáðàçíî ïðîäîëæàòü ýíåðãåòè÷åñêîå âîçäåéñòâèå, òàê êàê äàëüíåéøåå äåôîðìèðîâàíèå íå ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîâûøåíèåì ïëîò-íîñòè, à ïðèâîäèò ëèøü ê óâåëè÷åíèþ çîíû äåôîðìàöèè, â êîòîðîé òå-ðÿþòñÿ öåìåíòàöèîííûå ñâÿçè ãðóíòîâûõ ÷àñòèö è ïðîèñõîäèò òàê íàçû-âàåìîå ðåîòðîïíîå ðàçóïðî÷íåíèå ìàññèâà [2].  ñîâîêóïíîñòè ñ âûòåñ-íåíèåì âëàãè èç óïëîòíÿåìûõ ñëîåâ ãðóíòà ýòî ìîæåò óâåëè÷èòü ðèñê îñûïàíèÿ ñòåíîê ñêâàæèíû.
Ïîêàçàòåëü óïëîòíåíèÿ ãðóíòà íà ñòåíêàõ ñêâàæèíû çàâèñèò ãëàâ-íûì îáðàçîì îò îáúåìà ãðóíòà, ñìåùàåìîãî â åäèíèöó ïëîùàäè áîêîâîé ïîâåðõíîñòè ñêâàæèíû [3]. Òîé æå ñàìîé, ïî ñóòè, õàðàêòåðèñòèêîé, ñâÿ-çûâàþùåé óïëîòíåíèå ñ ãåîìåòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè èíñòðóìåíòà äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ñêâàæèíû êîìáèíèðîâàííûì ñïîñîáîì, ÿâëÿåòñÿ îòíîøå-íèå ïëîùàäè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ êîëüöà ê äëèíå åãî íàðóæíîé îêðóæ-íîñòè (S/L).
Õàðàêòåð âçàèìîñâÿçè óêàçàííûõ êîíñòðóêòèâíûõ ïàðàìåòðîâ êîëü-öåâîãî èíñòðóìåíòà è âåëè÷èíû óïëîòíåíèÿ ãðóíòà áûë óñòàíîâëåí íà îñíîâå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ïðîöåññà ïðîõîäêè ñêâàæèí ìà-øèíàìè óäàðíîãî äåéñòâèÿ (ïíåâìîïðîáîéíèêàìè), óïëîòíÿþùèìè ãðóíò â ïðîöåññå äâèæåíèÿ â íåì. Ïîëó÷åíà çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîé ïëîò-íîñòè ãðóíòà íåïîñðåäñòâåííî íà ñòåíêàõ ñêâàæèíû ïðè ðàçëè÷íûõ
çíà-÷åíèÿõ îòíîøåíèÿS/Läëÿ äâóõ òèïîâ ãðóíòîâ, îòëè÷àþùèõñÿ èñõîäíîé ïëîòíîñòüþ (ðèñ. 1). Çà åäèíèöó îòíîñèòåëüíîé ïëîòíîñòè ïðèíÿòà èñ-õîäíàÿ ïëîòíîñòü ãðóíòà.
 ñîîòâåòñòâèè ñ ïðåäñòàâëåíèÿìè ìåõàíèêè ãðóíòîâ íà ó÷àñòêå
çíà-÷åíèé S/Lîò 18 äî 24 ïðîèñõîäèò ïåðåõîä ïðîöåññà äåôîðìàöèè ãðóíòà â èíîå êà÷åñòâî ñ çàìåòíûì ñíèæåíèåì èíòåíñèâíîñòè ðîñòà îòíîñèòåëü-íîé ïëîòíîñòè, ñîïðîâîæäàþùèìñÿ ðàçðóøåíèåì ãðóíòîâûõ ñëîåâ. Ñëå-äîâàòåëüíî, ïðèâåäåííûå çíà÷åíèÿ îòíîøåíèÿ S/L ìîæíî ðåêîìåíäî-âàòü êàê îáëàñòü ïàðàìåòðîâ, ïðè êîòîðîé îáåñïå÷èâàåòñÿ óïëîòíåíèå ñòåíîê, áëèçêîå ïî âåëè÷èíå ê àíàëîãè÷íîìó ïîêàçàòåëþ äëÿ ñêâàæèí, îáðàçîâàííûõ ïíåâìîïðîáîéíèêàìè.
Äîïîëíèòåëüíûì äîñòîèíñòâîì ðàññìîòðåííîãî êîìáèíèðîâàííîãî ñïîñîáà ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ôîðìèðîâàíèÿ ïðàêòè÷åñêè êàëèáðîâàí-íûõ ñêâàæèí ïðàâèëüíîé ãåîìåòðè÷åñêîé ôîðìû, ÷òî ïîçâîëÿåò
ôàêòè÷å-ñêè óñòðàíèòü ðèñê ïîñëåäóþùåãî âîçíèêíîâåíèÿ ïðîñàäîê è ïðîâàëîâ äíåâíîé ïîâåðõíîñòè.
Äðóãàÿ âàæíàÿ çàäà÷à ïðè ñòðîèòåëüñòâå â ñòåñíåííûõ óñëîâèÿõ ñî-âðåìåííûõ ãîðîäîâ, îñîáåííî ïðè òàê íàçûâàåìîé «òî÷å÷íîé çàñòðîéêå»
ðÿäîì ñ óæå ñóùåñòâóþùèìè çäàíèÿìè è ñîîðóæåíèÿìè, — óñèëåíèå è ñòàáèëèçàöèÿ ñâîéñòâ ãðóíòîâûõ îñíîâàíèé, îáåñïå÷åíèå óñòîé÷èâîñòè ñòåí ãëóáîêèõ êîòëîâàíîâ, îòêîñîâ îâðàãîâ èëè ñêëîíîâ ïîâåðõíîñòè çåì-ëè. Ïåðåõîä ê ìàññîâîìó ñòðîèòåëüñòâó âûñîòíûõ çäàíèé ñ ðàçâèòîé ïîä-çåìíîé ÷àñòüþ âûçâàë ïîòðåáíîñòü øèðîêîãî âíåäðåíèÿ íîâûõ ìåòîäîâ óñèëåíèÿ îñíîâàíèé, óêðåïëåíèÿ ñòåí ãëóáîêèõ êîòëîâàíîâ, óïëîòíåíèÿ íàñûïíûõ òåõíîãåííûõ ãðóíòîâ, çàêðåïëåíèÿ è îñóøåíèÿ êðóòûõ ñêëîíîâ è îòêîñîâ è ò.ä.
Ïîäîáíàÿ ïðîáëåìà èìååò ìåñòî òàêæå â îáëàñòè äîðîæíîãî ñòðîè-òåëüñòâà ïðè âîçâåäåíèè íàñûïåé è ýêñïëóàòàöèè àâòîìîáèëüíûõ è æå-ëåçíûõ äîðîã. Íåïðåðûâíîå âîçäåéñòâèå ïîäâèæíîãî ñîñòàâà, ñåçîííûå ïåðåïàäû òåìïåðàòóð, àòìîñôåðíûå è ãðóíòîâûå âîäû ñïîñîáñòâóþò âîç-íèêíîâåíèþ è ðàçâèòèþ â çåìëÿíîì ïîëîòíå äåôîðìàöèé, îïîëçíåâûõ äå-ôåêòîâ íàñûïåé è âûåìîê, áàëëàñòíûõ êîðûò è ëîæ, ìåøêîâ, êàðìàíîâ è îòäåëüíûõ êàâåðí. Ýòî ïðîâîöèðóåò âîçíèêíîâåíèå ðàçëè÷íûõ àâàðèé-íûõ ñèòóàöèé è ïðèâîäèò ê áîëüøèì ýêîíîìè÷åñêèì ïîòåðÿì.
Äëÿ ôèêñàöèè ïîëîæåíèÿ îòêîñîâ êîòëîâàíîâ, íàñûïåé è âûåìîê àð-ìèðîâàíèåì â ìèðîâîé ïðàêòèêå øèðîêî ïðèìåíÿþò ìåòîä íàãåëüíîãî (ñòåðæíåâîãî) êðåïëåíèÿ [2]. Åãî ñóòü çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî äëÿ
îáåñïå-÷åíèÿ óñòîé÷èâîñòè êðóòûõ îòêîñîâ èëè âåðòèêàëüíûõ ñòåí êîòëîâàíà â ãðóíò çàáèâàþò, âäàâëèâàþò èëè óñòàíàâëèâàþò íà öåìåíòíî-ïåñ÷àíîì ðàñòâîðå â ãîòîâóþ ñêâàæèíó ñòåðæíè (íàãåëè).  ðåçóëüòàòå îáðàçóåòñÿ ìàññèâíàÿ ïîäïîðíàÿ (ãðóíòîâî-àðìàòóðíàÿ) ñòåíà áîëüøîé ñîáñòâåííîé ìàññû. Óêðåïëåíèå àðìèðîâàíèåì îñíîâàíî íà ðàçâèòèè ìåæäó ñòåðæíÿ-ìè è ãðóíòîì ñèë òðåíèÿ, ñöåïëåíèÿ.
Ïðîöåññ «ñòåðæíåâîãî êðåïëåíèÿ» îñóùåñòâëÿåòñÿ ñëîÿìè, íà÷èíàÿ îò ïîâåðõíîñòè ãðóíòà. Ðàçðàáîòêà êîòëîâàíà âåäåòñÿ ÿðóñàìè (îáû÷íî âûñîòîé äî 2 ì).  ïðåäåëàõ êàæäîãî ÿðóñà îñóùåñòâëÿþòñÿ óêðåïèòåëü-íûå ðàáîòû: óñòàíîâêà çàùèòû íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè îò îáâàëîâ, ýðî-çèè, ïîãðóæåíèå â ãðóíòîâûé ìàññèâ àðìàòóðíûõ ñòåðæíåé è ñâÿçü èõ ñ çàùèòíîé ñòåíêîé. Çàùèòà ïîâåðõíîñòè ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåíà íà-áðûçã-áåòîíèðîâàíèåì, ïîêðûòèåì èç ãåîòåêñòèëÿ èëè äðóãèõ ìàòåðèà-ëîâ. Äàëåå ïðîèçâîäèòñÿ ðàçðàáîòêà ñëåäóþùåãî íèæåëåæàùåãî ÿðóñà
Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïíåâìîóäàðíûõ ìàøèí Íàèìåíîâàíèå
ïàðàìåòðà
Ìîäåëü ìàøèíû ÏÓÌ-3 ÏÓÌ-35 ÏÓÌ-65 Äèàìåòð çàáèâàåìûõ
ñòåðæíåé, ìì 12...25 20...30 35...65 Ýíåðãèÿ óäàðà, Äæ,
íå ìåíåå 40 100 180
×àñòîòà óäàðîâ, Ãö,
íå ìåíåå 10 10 9
Ðàñõîä âîçäóõà,
ì3/ìèí 1,5 2,5 4,5
Äàâëåíèå ñæàòîãî
âîçäóõà, ÌÏà 0,6 0,6 0,6
Äëèíà, ì 0,7 0,8 0,8
Ìàññà, êã 18 30 60
0,98 60
1 1,16 1,121,14 1,1 1,08 1,06 1,04 1,02
0 10 20 30 40 50
r r/ 0
S L/ , ì ì 1
2
Ðèñ. 1.Çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîé ïëîò-íîñòè ãðóíòà îò îòíîøåíèÿ óïëîòíÿåìîé
ê èçâëåêàåìîé ÷àñòè ãðóíòà (S/L) 1 — äëÿ ïëîòíûõ ãðóíòîâ; 2 — äëÿ ãðóíòîâ
ñðåäíåé ïëîòíîñòè
ìì
êîòëîâàíà è ïðîöåññ ïîâòîðÿåòñÿ. Ñîîðóæåííûé òàêèì îáðàçîì àðìèðî-âàííûé ãðóíòîâûé ìàññèâ ðàáîòàåò êàê åäèíàÿ ïîäïîðíàÿ ñòåíà.
Äëÿ óêðåïëåíèÿ îòêîñîâ îáû÷íî èñïîëüçóþò ðèôëåíûå àðìàòóðíûå ñòåðæíè äèàìåòðîì 12…28 ìì ïåðèîäè÷åñêîãî èëè âèíòîâîãî ïðîôèëÿ.
 çàâèñèìîñòè îò òèïà ãðóíòà è ïðèìåíÿåìîãî îáîðóäîâàíèÿ àðìàòóðíûå ñòåðæíè ìîãóò áûòü ïîãðóæåíû íåïîñðåäñòâåííî çàáèâêîé, çàâèí÷èâàíè-åì èëè âäàâëèâàíèçàâèí÷èâàíè-åì, óñòàíàâëèâàòüñÿ â ïðåäâàðèòåëüíî ïðîáóðåííûå ñêâàæèíû äèàìåòðîì 60…120 ìì ñ çàêðåïëåíèåì öåìåíòíî-ïåñ÷àíûì ðàñòâîðîì (áóðîèíúåêöèîííûå íàãåëè).
Ïî äàííûì ñòðîèòåëüíûõ àññîöèàöèé ÑØÀ, ïðè èñïîëüçîâàíèè àðìè-ðîâàííîãî ãðóíòà çàòðàòû ïðèìåðíî â äâà ðàçà íèæå, ÷åì â òðàäèöèîííûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññàõ óëó÷øåíèÿ åãî ñâîéñòâ. Ðàñõîä áåòîíà ñíè-æàåòñÿ ïðèìåðíî â 3,3–3,5 ðàçà, ðàñõîä ñòàëè — â 5,9–9,6 ðàçà [4].
Íåîáõîäèìîñòü â ïðîèçâîäñòâå ñïåöèàëüíûõ ñòðîèòåëüíûõ ðàáîò òðå-áóåò âíåäðåíèÿ ñîâðåìåííûõ ìåòîäîâ àðìèðîâàíèÿ è óïðî÷íåíèÿ ãðóí-òîâ. Ñóùåñòâóþò ñïåöèàëèçèðîâàííûå ìàøèíû äëÿ âûïîëíåíèÿ òàêèõ ðàáîò (íàïðèìåð, ìàøèíû, âûïóñêàåìûå ôèðìîé Bauer Specialtiefbau, GMBH (ÔÐÃ), äðóãèìè èçâåñòíûìè ìèðîâûìè ïðîèçâîäèòåëÿìè). Ýòî, êàê ïðàâèëî, ïðîèçâîäèòåëüíîå, íî òÿæåëîå è ãðîìîçäêîå, äîñòàòî÷íî äî-ðîãîå ñàìîõîäíîå îáîðóäîâàíèå, ïðèìåíåíèå êîòîðîãî íà îòêîñàõ íàñû-ïåé è âûåìîê çà÷àñòóþ íåâîçìîæíî èëè îãðàíè÷åíî.
Äëÿ âûïîëíåíèÿ ýòèõ ðàáîò â ÈÃÄ ÑÎ ÐÀÍ ñîçäàíû è ïðîøëè ìàñ-øòàáíóþ ïðîâåðêó â ïðîèçâîäñòâåííûõ óñëîâèÿõ êîìïàêòíûå ïåðåíîñ-íûå ïíåâìîóäàðïåðåíîñ-íûå ìàøèíû (ðèñ. 2) ñî ñêâîçíûì îñåâûì êàíàëîì1. Îñ-íîâíîå òåõíîëîãè÷åñêîå íàçíà÷åíèå ìàøèí — çàáèâàíèå â ãðóíò ïîä
ëþáûì óãëîì íàêëîíà ê ãîðèçîíòó è èçâëå÷åíèå ñòåðæíåé äèàìåòðîì îò 12 äî 65 ìì, äëèíîé îò 2 äî 10 ì. Ïðè ðàáîòå ìàøèí óäàðíàÿ íàãðóçêà ïå-ðåäàåòñÿ ñòåðæíþ â ïðîèçâîëüíîì ñå÷åíèè ÷åðåç çàæèìíîé ìåõàíèçì,
÷òî èñêëþ÷àåò ïîòåðþ ñòåðæíåì óñòîé÷èâîñòè, ïîçâîëÿåò ðàáîòàòü â ñòåñíåííûõ óñëîâèÿõ è ñóùåñòâåííî ðàñøèðÿåò òåõíîëîãè÷åñêèå
âîç-1Êðèöêèé Ì.ß., Ñûðÿìèí Þ.Í., Ñìîëÿíèöêèé Á.Í., Ñêîðêèí Í.Ô. Êîìïëåêñ ìî-áèëüíûõ ìàøèí è ìåõàíèçìîâ äëÿ óïðî÷íåíèÿ è àðìèðîâàíèÿ ãðóíòîâ // Òð. Ìåæäóíàð.
íàó÷.-ïðàêò. êîíô. «Îïûò ñòðîèòåëüñòâà è ðåêîíñòðóêöèè çäàíèé è ñîîðóæåíèé íà ñëàáûõ ãðóíòàõ». Àðõàíãåëüñê, 2003.
Ðèñ. 2.Ïåðåíîñíàÿ ïíåâìîóäàðíàÿ ìàøèíà ñî ñêâîçíûì îñåâûì êàíàëîì
ìîæíîñòè ìàøèí, òàê êàê ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü îäíîâðåìåííî ñ çàáè-âàíèåì ââîäèòü â îáðàçóþùóþñÿ ñêâàæèíó íåîáõîäèìûå êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû. Òàêèìè ìîãóò áûòü, â ÷àñòíîñòè, ñòåðæíè áóðîèíúåêöèîííîãî íàãåëÿ èëè ñïåöèàëüíûå àíêåðà.
Êîíñòðóêöèÿ ìàøèí íå èìååò îòå÷åñòâåííûõ è çàðóáåæíûõ àíàëîãîâ.
Íàëè÷èå îðèãèíàëüíîãî çàæèìíîãî ìåõàíèçìà ïðèäàåò èì óíèêàëüíîå ñâîéñòâî — â ïðîöåññå çàáèâàíèÿ ïðè ïðèáëèæåíèè ê ïîâåðõíîñòè ãðóíòà ìàøèíû ïî êîìàíäå îïåðàòîðà ïåðåìåùàþòñÿ ïî ñòåðæíþ áåç ïðèëîæåíèÿ âíåøíèõ ñèë è çàæèìàþò åãî íà òðåáóåìîì óäàëåíèè îò ïîâåðõíîñòè äëÿ ïîñëåäóþùåé ïåðåäà÷è ýíåðãèè óäàðà. Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïíåâ-ìîóäàðíûõ ìàøèí ñî ñêâîçíûì îñåâûì êàíàëîì ïðèâåäåíû â òàáëèöå. Òåõ-íîëîãèÿ ïðîèçâîäñòâà íåêî-òîðûõ ðàáîò èëëþñòðèðóåò-ñÿ íà ðèñ. 3, 4.
Ìíîãîëåòíèé îïûò ýêñ-ïëóàòàöèè âûÿâèë îñíîâ-íûå äîñòîèíñòâà êîëüöåâûõ ïíåâìîóäàðíûõ ìàøèí:
— îòíîñèòåëüíóþ ïðî-ñòîòó êîíñòðóêöèè ïðè âû-ñîêîé ñòåïåíè íàäåæíîñòè;
— óäîáñòâî â ýêñïëóà-òàöèè ïðè ïðîâåäåíèè ðàáîò â ñòåñíåííûõ óñëîâèÿõ êîò-ëîâàíà, âíóòðè èëè âáëèçè çäàíèé è ñîîðóæåíèé è ò.ä.;
— âîçìîæíîñòü ðàñïî-ëîæåíèÿ ìàøèíû íà ñðàâíè-òåëüíî íåáîëüøîì ðàññòîÿ-íèè îò çàáîÿ, áëàãîäàðÿ
÷åìó èñêëþ÷àåòñÿ ïîòåðÿ óñòîé÷èâîñòè ñòåðæíåâîãî ýëåìåíòà ïðè ïîãðóæåíèè;
— ñîâìåùåíèå ðàçëè÷íûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé ñ ïîãðóæåíèåì èëè èçâëå÷åíèåì ñòåðæíåâîãî ýëåìåíòà â âèäå òðóáû (ïîäà÷à â ãðóíò ÷å-ðåç ñâîáîäíûé òîðåö ðàçëè÷íûõ ìàòåðèàëîâ — èíúåêòèðóþùèõ è ñâÿ-çóþùèõ æèäêîñòåé, ðàñòâîðîâ è ò.ï., óñòàíîâêà âíóòðü íåîáõîäèìûõ êîí-ñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ).
Êîëüöåâûå ïíåâìîóäàðíûå ìàøèíû ïðîøëè âñåñòîðîííþþ ïðîâåðêó â ïðîèçâîäñòâå. Íàïðèìåð, îíè ñ óñïåõîì ïðèìåíÿëèñü â òðàíñïîðòíîì
Ðèñ. 3.Çàáèâêà èíúåêòîðà ïíåâìîóäàðíîé ìàøèíîé ïðè óêðåïëåíèè îñíîâàíèÿ îïîðû
Ðèñ. 4.Óïðî÷íåíèå ñëàáîãî îñíîâàíèÿ äåôîðìèðóåìîé íàñûïè ñ èñïîëüçîâàíèåì ïíåâìîóäàðíîé ìàøèíû
ñòðîèòåëüñòâå ïðè âîçâåäåíèè ñòàíöèé Íîâîñèáèðñêîãî ìåòðîïîëèòåíà
«Ðå÷íîé âîêçàë» è «Ïðîñïåêò Ìàðêñà». Ñ èõ ïîìîùüþ îòêîñû êîòëîâàíîâ ñòàíöèé âìåñòî ãðîìîçäêèõ è ìåòàëëîåìêèõ øïóíòîâûõ áàëîê áûëè çà-êðåïëåíû ñòåðæíÿìè. Äëèíà îòêîñà êîòëîâàíà, çàêðåïëåííîãî íà ñòàí-öèè «Ïðîñïåêò Ìàðêñà», ðàâíÿëàñü 600 ì. Óãîë íàêëîíà îòêîñà ê ãîðè-çîíòó ñîñòàâèë 80 ãðàä. Ãëóáèíà êîòëîâàíà äîñòèãàëà 21 ì. Îò ýðîçèè ãðóíòîâàÿ ïîâåðõíîñòü îòêîñîâ áûëà çàùèùåíà áåòîííûìè ïëèòàìè ðàç-ìåðàìè 1´1 ì. Äîëãîâðåìåííîå íàáëþäåíèå çà ïîâåäåíèåì ãðóíòîâîãî ìàññèâà ïîêàçàëî, ÷òî â òå÷åíèå øåñòè ëåò âåäåíèÿ ñòðîèòåëüíûõ ðàáîò íå ïðîèñõîäèëî âûâàëîâ, ñïîëçàíèé ãðóíòà è äðóãèõ íàðóøåíèé.
Ïî îöåíêàì ñïåöèàëèñòîâ ÇÀÎ «Íîâîñèáèðñêìåòðîïðîåêò», ïî ñðàâ-íåíèþ ñ òðàäèöèîííûìè ìåòîäàìè çàêðåïëåíèÿ îòêîñîâ ñòåðæíåâîå çà-êðåïëåíèå ãðóíòà îáåñïå÷èâàåò ýêîíîìèþ ñðåäñòâ äî 45 % (çà ñ÷åò ñíè-æåíèÿ òðóäîçàòðàò, ñòîèìîñòè ìàòåðèàëîâ è ýêñïëóàòàöèè ìåõàíèçìîâ).
Ïðè ýòîì íà 80–85 % óâåëè÷èâàåòñÿ ýêîíîìèÿ ìåòàëëà, íà 30–40 % ñî-êðàùàåòñÿ âðåìÿ ýêñïëóàòàöèè ìàøèí è ìåõàíèçìîâ. Íà êàæäîì êâàä-ðàòíîì ìåòðå çàêðåïëÿåìîé ïîâåðõíîñòè ãðóíòà òðóäîçàòðàòû ñîêðàùà-þòñÿ íà 3,0–3,5 ÷åë.-äíÿ, ýêîíîìèÿ ìåòàëëà ñîñòàâëÿåò 38,5 êã, ýêîíîìèÿ öåìåíòà — 0,7 êóá. ì.
Âûâîäû.1. Êîìáèíèðîâàííûé ìåòîä ñîîðóæåíèÿ ñêâàæèí ñ ÷àñòè÷-íûì óïëîòíåíèåì ãðóíòà â ñòåíêè ïîçâîëÿåò ñîîðóæàòü ãåîìåòðè÷åñêè ïðàâèëüíûå ñêâàæèíû, îáëàäàþùèå äîñòàòî÷íîé óñòîé÷èâîñòüþ äëÿ èõ ïîñëåäóþùåé îáñàäêè èëè ðàçìåùåíèÿ â íèõ êîììóíèêàöèîííûõ òðóáî-ïðîâîäîâ.
2. Ïíåâìîóäàðíûå ìàøèíû ñî ñêâîçíûì îñåâûì êàíàëîì ÿâëÿþòñÿ âûñîêîýôôåêòèâíûì òåõíè÷åñêèì ñðåäñòâîì äëÿ âûïîëíåíèÿ ñïåöèàëü-íûõ ñòðîèòåëüñïåöèàëü-íûõ ðàáîò ïî óñòðîéñòâó ñòåðæíåâîãî êðåïëåíèÿ îòêîñîâ çåìëÿíûõ ñîîðóæåíèé, óñèëåíèÿ è ñòàáèëèçàöèè ãðóíòîâûõ îñíîâàíèé, óñòðàíåíèþ äåôåêòîâ çåìëÿíîãî ïîëîòíà àâòîìîáèëüíûõ è æåëåçíûõ äîðîã.
ÁÈÁËÈÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÈÉ ÑÏÈÑÎÊ
1. Ð û á à ê î â, À.Ï. Îñíîâû áåñòðàíøåéíûõ òåõíîëîãèé [Òåêñò] / À.Ï. Ðûáàêîâ. — Ì. : Ïðåññ Áþðî, 2005.
2. Ö û ò î â è ÷, Í.À. Ìåõàíèêà ãðóíòîâ [Òåêñò] / Í.À. Öûòîâè÷. — Ì. : Âûñø. øê., 1979. — 272 ñ.
3. Ä à í è ë î â, Á.Á. Îïðåäåëåíèå îòíîñèòåëüíîé ïëîòíîñòè ñòåíîê ãðóíòîâûõ ñêâàæèí ïðè ñîîðóæåíèè èõ êîìáèíèðîâàííûì ñïîñîáîì [Òåêñò] / Á.Á. Äàíèëîâ, Á.Í. Ñìî-ëÿíèöêèé // Èçâ. âóçîâ. Ñòðîèòåëüñòâî. — 2004. — ¹ 1. — Ñ. 49–53.
4. Ê à ã à í î â, Ã.Ì. Àðìèðîâàííûé ãðóíò â ãèäðîòåõíè÷åñêîì ñòðîèòåëüñòâå [Òåêñò] / Ã.Ì. Êàãàíîâ, È.Ì. Åâäîêèìîâà // Îáçîðíàÿ èíôîðìàöèÿ. Ñåð. Ñòðîèò. êîíñòðóê-öèè è ìàòåðèàëû. — Âûï. 3. — Ì., 1996. — 61 ñ.
ÄÀÍÈËΠÁîðèñ Áîðèñîâè÷, ä-ð òåõí. íàóê, çàâ. ëàáîðàòîðèåé Èíñòèòóò ãîðíîãî äåëà èì. Í.À. ×èíàêàëà ÑÎ ÐÀÍ, Íîâîñèáèðñê ÑÌÎËßÍÈÖÊÈÉ Áîðèñ Íèêîëàåâè÷, ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô.
Èíñòèòóò ãîðíîãî äåëà èì. Í.À. ×èíàêàëà ÑÎ ÐÀÍ, Íîâîñèáèðñê
Ïîëó÷åíî 01.03.12 Danilov Boris Borisovich, doctor of technical sciences, head of laboratory, N.A. China-kal Institute of Mining SB RAS, Novosibirsk, Russia
Smolyanitsky Boris Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor; N.A. China-kal Institute of Mining SB RAS, Novosibirsk, Russia
SAFETY-IMPROVING UNDERGROUND CONSTRUCTION METHODS
The authors weigh up the peculiarities of the processes for the long-distance hole making, the pit-slope stabilization and the ways to improve their safety in the underground construction. Specifications of the machine for «dry» drilling the horizontal holes in the soil are evaluated. The authors particularize the advanced special construction operations: the rod reinforcement of soil masses and ground foundations and the injection elimination of imperfections in auto- and railway ground beds.
K e y w o r d s: borehole, consolidation, soil, injection, soil reinforcement.
REFERENCES
1. R y b a k o v, A.P. Fundamentals of Trenchless Technologies [Text] / A.P. Rybakov. — M. : Press Buro, 2005.
2. T s y t o v i c h, N.A. Soil Mechanics [Text] / N.A. Tsytovich. — M. : Vysshaya Shkola, 1979. — 272 p.
3. D a n i l o v, B.B. Evaluation of the specific density of weii walls made by the combined method in soil [Text] / B.B. Danilov, B.N. Smolyanitsky // News of Higher Educational Institutions. Construction. — 2004. — N 1. — P. 49–53.
4. K a g a n o v, G.M. Reinforced Ground in Hydraulic Engineering. [Text] / G.M. Ka-ganov, I.M. Evdokimova. Review. Ser. Construction Structures and Materials. — N 3. — M., 1996. — 61 p.