СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСАДОК ТЯЖЕЛЫХ СООРУЖЕНИЙ, ФУНДИРУЕМЫХ В ВОДОНОСНОЙ ТОЛЩЕ НЕСКАЛЬНЫХ СЛАБОПРОНИЦАЕМЫХ ГРУНТОВ
CONTROL METHOD OF SETTLEMENTS OF HEAVY STRUCTURES FUNDED IN WATER-BEARING FORMATIONS OF NON-ROCKY LOW-PERMEABLE SOILS

Изобретение относится к области строительства тяжелых и крупногабаритных сооружений, в частности к технологическим приемам возведения реакторных блоков АЭС, фундируемых в неоднородной толще водоносных и слабопроницаемых нескальных грунтов.
Характерной и крайне негативной особенностью процесса строительства и последующей эксплуатации сооружений в этих условиях являются неравномерные деформации грунтовой толщи, сжимаемой под действием значительных нагрузок, в связи с чем происходят неодинаковые по периметру фундамента осадки и соответственно - крены сооружения.
Известен способ регулирования осадок и крена сооружения, фундируемого на сжимаемой толще водонасыщенных нескальных грунтов с использованием дополнительной пригрузки сооружения со стороны, противоположной наблюдаемому его крену. Способ заключается в ускорении под действием дополнительной пригрузки, отжатая воды, которая содержится в поровом пространстве геологических элементов грунтовой толщи основания, оказывающих большое сопротивление уплотняющему давлению (Зализский А.Г., Скрыпников В.И. и др. Опыт контроля и корректировки наклона зданий реакторных отделений Балаковской АЭС. / Сборник «Атомные электрические станции». М.: 1991. Выпуск 12, С.2-27).
Недостатком такого способа является то, что для создания часто значительной и крупногабаритной пригрузки необходимо выделить для ее размещения соответствующее по размерам место внутри сооружения или установить пригрузку на нем снаружи, например, заполняемые водой навесные баки, что в том и другом случаях существенно усложняет технологический цикл строительства.
Наиболее близким к предлагаемому является способ ускорения консолидации и упрочнения слабых водонасыщенных грунтов в основании сооружения путем дренирования грунтового массива основания рассредоточенными по всей подошве фундамента сооружения вертикальными скважинами с выпуском отжимаемой из грунта воды в находящийся под сооружением тюфячный дренаж (Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс), М.: Высшая школа, 1973, С.195).
Однако при часто встречающемся неоднородном геологическом строении грунтовой толщи, например, в виде перемежающегося напластования ее инженерно-геологических элементов, а также при неравномерном распределении внешней нагрузки данным способом нельзя выборочно воздействовать на процессы отжатия воды из различных по своим геофильтрационным свойствам элементов геологической структуры основания и управлять его деформированием, чтобы избежать недопустимых неравномерных осадок и, соответственно, кренов сооружения во время строительства и эксплуатации.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в регулировании процесса осадок и кренов тяжелых сооружений, фундируемых в водоносной толще нескальных слабопроницаемых грунтов и в обеспечении равномерности деформирования основания в процессе фильтрационной консолидации его геоструктурных элементов, слагающих толщу основания.
Для достижения указанного технического результата в данном способе, включающем дренирование грунтового массива основания рассредоточенными вертикальными скважинами, дополнительно выполняют дренаж в виде наклонных - веерных скважин, оголовки которых размещают в периметральной потерне, находящейся во внешних консолях фундаментной плиты, с водоприемными участками, заглубленными в активную сжимаемую толщу основания, причем все скважины присоединяют через запорные устройства к общему вакуумированному коллектору либо в каждой из них располагают устройства для заданного понижения грунтовых вод, например, гидро- или пневмоэжекторное устройства с малой, но легко поддающейся изменению производительностью.
Кроме этого заявленное техническое решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:
при регулировании осадок тяжелых сооружений в глинистых грунтах дополнительно формируют систему электроосмотического инициирования водопритока к металлическим трубчатым скважинам-дренам, между которыми размещают металлические стержни и присоединяют металлические трубчатые скважины-дрены к отрицательному полюсу - катоду, а металлические стержни к положительному полюсу - аноду низковольтного источника постоянного тока.
Отличительными признаками предложенного способа являются: выполнение дренажа в виде вертикальных или наклонных - веерных скважин, оголовки которых размещают в периметральной потерне во внешних консолях фундаментной плиты, заглубление водоприемных участков в активную сжимаемую толщу основания, присоединение всех скважин к общему вакуумированному коллектору или размещение в каждой из них устройства для заданного понижения грунтовых вод. Это позволяет обеспечить возможность изменять интенсивность фильтрационной консолидации нескальных слабопроницаемых грунтов на участке основания сооружения, где это необходимо по сложившимся условиям и благодаря этому регулировать осадки и крены тяжелых сооружений там, где в большей мере проявляются деформации основания.
Предлагаемый способ поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображена система сооружение - основание в вертикальном сечении.
На фиг.2 - система сооружение - основание в горизонтальном сечении.
На чертежах показаны расположенная нижняя часть сооружения 1 на фундаментной плите 2 с внешними консолями, в которых проходит периметральная потерна 3 с выходящими в нее оголовками вертикальных и наклонных - веерных скважин 4, оборудованных общим вакуумированным коллектором или устройством для заданного понижения уровня грунтовых вод, например, гидро- или пневмоэжекторным устройством, под фундаментной плитой 2 находится пластовый дренаж 5, с внешней стороны фундаментной плиты 2 в активной сжимаемой толще основания размещают металлические стержни 6, которые являются положительными электродами дополнительной системы электроосмотического инициирования водопритока. Способ осуществляется таким образом.
На заранее предусмотренных в проекте внешних консолях фундаментной плиты 2 возводимой нижней части сооружения 1 по всему его периметру выполняют, используя обычные приемы буровых работ, вертикальные или, при заранее обоснованной необходимости, наклонные - веерные скважины 4 с водоприемными участками, находящимися в пределах активной сжимаемой толщи основания, то есть в зоне влияния внешней нагрузки, воспринимаемой основанием, на геофильтрационные свойства его структурных элементов.
Причем эти скважины 4 либо присоединяют через запорные устройства, например, вентили к вакуумированному коллектору, в котором с помощью вакуумного насоса поддерживается давление ниже атмосферного, либо оснащают гидро- или пневмоэжекторными устройствами малой производительности, а также запорными устройствами, например задвижками на случай режимного отключения скважины.
Затем, если в процессе возведения сооружения и далее во время его эксплуатации будут замечены признаки неравномерной и недопустимой по своей величине деформации грунтовой толщи основания, сопровождающейся кренами, производят контролируемое водопонижение в вертикальных или наклонных - веерных скважинах 4, расположенных с противоположной стороны того участка фундаментной плиты 2, где наблюдается более интенсивная деформация основания и где в это время необходимо отключать скважины от вакуумированного коллектора.
3
3
Тем самым на дренируемом участке инициируется отжатие внутрипоровой воды из грунта, сопровождающееся его уплотнением, которое также может происходить под действием дополнительной весовой (геостатической) пригрузки, возникающей с интенсивностью около 0,7 т/м при осушении песчаного грунта вследствие устранения Архимедовой силы его взвешивания и до 2 т/м в том случае, когда в «депрессионной воронке» оказывается слой глинистого грунта обычно с очень малым коэффициентом водоотдачи (µ=0,1÷0,15).
В целях удобства оперативного осуществления предлагаемым способом мероприятий оголовки вертикальных или наклонных - веерных скважин 4 со всей необходимой оснасткой размещают в находящейся во внешних консолях фундаментной плиты 2 периметральной потерне 3, в которой также можно разместить систему гидравлического нивелирования, позволяющую в автоматическом режиме следить за осадками сооружения.
Таким образом, следует, что применение способа регулирования осадок тяжелых сооружений, фундируемых в водоносной толще нескальных слабопроницаемых грунтов, дает возможность регулировать процессы осадок и кренов тяжелых сооружений или обеспечивать равномерность деформирования основания в процессе фильтрационной консолидации его геоструктурных элементов.