Способ гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах
METHOD FOR WATERPROOFING OF OPERATED UNDERGROUND STRUCTURE IN WATERLOGGED SOILS

Изобретение относится к строительному производству, а именно к подземным способам гидроизоляции обделки эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах.
Известен способ гидроизоляции эксплуатируемого подземногосооружения неглубокого заложения в обводненных грунтах открытым способом, который включает выемку грунта с земной поверхности до подземного сооружения с обнажением его обделки, нанесение на наружную поверхность обделки гидроизоляционной оболочки и обратную засыпку котлована с подземным сооружением [РД 153-34.0-21.601-98. Типовая инструкция по эксплуатации производственных зданий и сооружений энергопредприятий. Часть II, Раздел 2, Технология ремонтов зданий и сооружений. 2020.- 94 с. (см. Приложение 7, п. 2. Ремонт гидроизоляции подземных сооружений при вскрытии поверхности, стр. 76)]. При этом в неустойчивых обводненных грунтах, подлежащий к выемке грунтовый массив, предварительно ограждают «Шпунтовой стеной» и, при необходимости, производят водопонижение уровня грунтовых вод в отгороженном грунтовом массиве [Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: Учеб. пособие/под ред. Б.И. Далматова; 3-е изд.- М.: Изд-во АСВ, 2006.- 428с. (стр.273, пп. 12.5.2].
Недостаток данного способа заключается в высокой стоимости и трудоемкости работ по разработке и обратной засыпке грунта, ограждению грунтового массива и водопонижению, которые возрастают с увеличением глубины заложения подземного сооружения.
Кроме этого, данный способ невозможно реализовать при расположении над подземным сооружением подземных коммуникаций и капитальных строений на земной поверхности, а также при значительной глубине заложения подземного сооружения.
Известен способ уплотнения грунтов, который включает бурение через обделку сооружения в грунт скважин, помещение в них инъекторов и поочередное нагнетание через скважины в грунт цементного раствора под давлением с обеспечением его гидроразрыва. При этом после разрыва грунта цементным раствором, осуществляется обжатие грунта путем расширения трещин гидроразрыва за счет подачи цементного раствора, увеличение плотности и прочности грунта и, как следствие, его водонепроницаемости в пределах длины скважины [Способ укрепления грунта, RU 2439246 С1, 01.10.2012], [Способ уплотнения грунта и устройство для его осуществления, RU 2324788 С2, 20.05.2008].
Недостаток данного способа заключается в том, что нагнетание цементного раствора через скважины в обводненный грунт с обеспечением его гидроразрыва не позволяет полностью ликвидировать поровую водопроницаемость грунта, в результате после цементации обводненного грунта проникновение грунтовых вод в эксплуатируемое подземное сооружение через его обделку полностью не предотвращается.
Технический результат – предотвращение проникновения грунтовых вод в эксплуатируемое подземное сооружение через его обделку.
Указанный технический результат достигают тем, что в способе гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах, включающем бурение из подземного сооружения через его обделку в обводненный грунт скважин, помещение в них инъекторов, поочередное нагнетание через скважины в грунт цементного раствора под давлением с обеспечением его гидроразрыва и нанесение на наружную поверхность обделки подземного сооружения гидроизоляционной оболочки, согласно изобретению после нагнетания цементного раствора в грунт через скважины, между ними из подземного сооружения в обделку устанавливают инъекционные трубки, в которые поочередно нагнетают цементно-силикатный раствор, создают под действием давления нагнетания раствора на грунт напротив инъекционной трубки зародышевую щель между наружной поверхностью обделки и грунтом, производят гидрорасчленение зародышевой щели по контакту поверхности обделки с грунтом и заполняют щель гидрорасчленения цементно-силикатным раствором до отказа в его поглощении. При этом инъекционные трубки в обделку устанавливают вровень с её наружной поверхностью и внутренний диаметр инъекционных трубок принимают в интервале 102-152 мм.
После нагнетания через скважины в грунт цементного раствора с обеспечением его гидроразрыва, гидрорасчленения контакта между наружной поверхностью обделки подземного сооружения и грунтом и заполнения щелей гидрорасчленения цементно-силикатным раствором, вокруг подземного сооружения формируются две гидроизоляционные оболочки, верхняя из уплотненного цементацией грунтового массива с искусственно пониженной водопроницаемостью и нижняя из цементно-силикатного камня.
Изобретение поясняется чертежом, где показан принцип формирования гидроизоляционных оболочек вокруг обделки эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах подземным способом.
Способ гидроизоляции эксплуатируемого подземного сооружения в обводненных грунтах осуществляют следующим образом.
Из подземного сооружения 1 через его обделку 2 (обычно монолитную или сборную железобетонную) бурят скважины 3 в грунт 4. Производят через скважины 3 нагнетание цементного раствора 5 в грунт 4 с его гидроразрывом. Цементный раствор 5, распространяясь от скважин 3 по трещинам гидроразрыва 6, обжимает обводненный грунт 4. В результате вокруг подземного сооружения 1 в пределах длины скважин 3 формируется гидроизоляционная оболочка 7 из уплотненного грунтового массива с искусственно пониженной водопроницаемостью.
После нагнетания цементного раствора 5 в обводненный грунт 4 между скважинами 3 из подземного сооружения 1 в обделку 2 вровень с её наружной поверхностью 8 устанавливают инъекционные трубки 9. Производят поочередное нагнетание цементно-силикатного раствора 10 в инъекционные трубки 9. При этом в процессе нагнетания, за счет давления раствора на грунт 4, напротив инъекционной трубки 9 создают зародышевую щель 11 между наружной поверхностью обделки 8 и грунтом 4, производят гидрорасчленение зародышевой щели 11 по контакту поверхности обделки 8 с грунтом 4 и заполняют щель гидрорасчленения 12 цементно-силикатным раствором 10 до отказа в его поглощении.
После нагнетания через скважины 3 в грунт 4 цементного раствора 5 с обеспечением его гидроразрыва 6, гидрорасчленения контакта между наружной поверхностью обделки 8 подземного сооружения 1 и грунтом 4 и заполнения щелей гидрорасчленения 12 цементно-силикатным раствором 10, вокруг подземного сооружения 1 формируются две гидроизоляционные оболочки, верхняя 7 из уплотненного цементацией грунтового массива с искусственно пониженной водопроницаемостью и нижняя 13 из цементно-силикатного камня.
Скважины 3 для нагнетания цементного раствора 5 бурят диаметром 42–72 мм. При этом вначале в обделке (обычно бетонной или железобетонной) пробуривают алмазной коронкой сквозное отверстие, а затем через него шнековым буром в грунте выбуривают скважину. Расстояние между скважинами принимают 2×2 м. Для нагнетания цементного раствора в устьевую часть скважины (в обделку) замоноличивают тампонажную трубку 14 (инъектор). В неустойчивых грунтах в обделку, вместо тампонажной трубки, устанавливают распорный инъектор с перфорированной нагнетательной трубой, которая размещается в скважине.
Р
ρ
H
Р
ρ×H
ск
ск
В скважины поочередно нагнетают стабильный цементный раствор с цементно-водным массовым соотношением Ц:В=1:0,5 до отказа в его поглощении. Конечное давление нагнетания цементного раствора в скважину  назначают с учетом объемного веса обводненного грунта  над подземным сооружением и глубины его заложения  из выражения:  = 1,5.
В случае прорыва цементного раствора на земную поверхность давление нагнетания раствора снижают.
Сквозные отверстия в обделке подземного сооружения под инъекционные трубки бурят алмазной коронкой (буром) с внутренним диаметром, равным 102–152 мм, поскольку при внутреннем диаметре трубок < 102 мм площадь контакта нагнетаемого цементно-силикатного раствора с грунтом в инъекционной трубке может оказаться недостаточной для образования зародышевой щели гидрорасчленения в грунте напротив инъекционной трубки, а при внутреннем диаметре трубок > 152 мм будет происходить ослабление несущей способности обделки подземного сооружения и возрастать стоимость установки в обделку инъекционных трубок.
Р
ρ
H
Р
ρ×H
Т
Т
В инъекционные трубки нагнетают цементно-силикатный раствор с цементно-водным массовым соотношением Ц:В=1:0,75 с добавкой силиката натрия (жидкого стекла) в количестве 5% от массы цемента до отказа в его поглощении. Конечное давление нагнетания цементно-силикатного раствора в инъекционную трубку  назначают с учетом объемного веса обводненного грунта  над подземным сооружением и глубины его заложения  из выражения:  = 2 .
Следует отметить, что перед применением данного способа гидроизоляции подземного сооружения необходимо обязательно обследовать техническое состояние обделки подземного сооружения и рассчитать её остаточную несущую способность. Применять данный способ гидроизоляции можно в случае, когда остаточная несущая способность обделки эксплуатируемого подземного сооружения будет превышать суммарную нагрузку на нее от веса вышележащих обводненных грунтов и давления нагнетания цементно-силикатного раствора на обделку или после выполнения ремонтных работ по усилению обделки подземного сооружения.