Способ уменьшения сил трения между грунтом и перемещаемым в нем сооружением

Зарегистрировано в Бюро изобретений- ХоспацщСЯД, .в(Н, В, Озеров СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ МЕЖДУ ГРУНТОМ И ПЕРЕМЕЩАЕМЫМ В НЕМ СООРУЖЕНИЕМСущность способа производства работ при опускании кессонов и опускных колодцеЮ заключается в том, что фундамент или его оболочка, наращиваемые сверху, опускаются путем подкапывания и удаления находящегося под ними грунта. Опуокание фу 1 ндамента возможно лишь при условии, что вес опускаемого фундамента за вычетом взвешивающего давления воды будет больше силы трения, возникающей между наружной боковой поверхностью фундамента и грунтом.Это требование легче удовлетво рить при кессонном способе производства работ и значительно труднее при опускании открытых колодцев. Объясняется это большей степенью массивности кессонного фундамента, имеющимися санитарными ограничениями в части предельной глубины опускания кессонов и, главным образом, возможностью кратковременного понижения,давления в рабочей камере (форсированные посадки), Однако, 44 при кессонном способе нередки случаи, когда указанное выше требование удовлетворено быть не может при большой глубине опускания в сочетании с большой величиной отношения периметра кессона к его площади,Опускные колодцы имеют по сравнению с кессонными сплошными фундаментами значительно меньший вес. При заданных проектом высоте и наружных размерах колодца в плане увеличение его веса может быть достигнуто лишь за счет утолщения стен (если не прибегать к искусственной балластировке. весьма трудно осуществимой).,Толщина стен ограничивается, с одной стороны, требованием максимального приближения землечерпательных снарядов к ножу, а, с другой стороны, необходимостью придания шахтным отверстиям размеров, обеспечивающих возможность беспрепятственного ввода н извлечения снарядов, При применяемом, как правило, опускании колодцев без водоотлива и нежелательности даже кратковременного понижения уровня воды в шахтах (во избежание наплыва грунта) величина взвешивающего давления воды, по существу уменьшающего вес сооружения, не поддается регулированию в процессе опускания.Вследствие возникающих опасений затирания колодцев окружающим грунтом ранее достиженияили проектной отмйтки, на практикевесьма часто приходится отказываться от примененйя этого сравнительно простого способа фундирования и прибегать к другим способам хотя и более сложным, но в большей степени обеспечивающим успешное выполнение работ.Еще большие трудности возникают в горном деле при проходке стволов шахт с применением опускаемой крепи.Толщину стенок такой крепи поэкономическим соображениям приходится назначать столь малой, что собственный вес крепи, даже при проходке с водоотливом, оказывается недостаточным для преодоления сил трения скружающего грунта; поэтому при большой глубине шахты иногда прибегают либо к задавливанию крепи, либо к ее наращиванию снизу.В настоящее время известны дваосновных способа уменьшения сил трения по наружной поверхности опускаемых в грунт сооружений (кессонов, опускных колодцев и опускных крепе й шахт). Первый способ заключается в уменьшении коэфициента трения путем возможно большего заглаживания трущейся поверхности (применение специальных обшивок), При втором способе производят размыв грунта, окружающего сооружение, закладывая подмывные трубки, по которым подается напорная вода, в стены сооружения или свободно опуская их вплотную к сооружению, Оба эти способа могут бы гь признаны разрешающими поставленную задачу лишь при сравнительно неглубоких опусканиях.Предлагаемый способ, описываемый ниже, может быть применен при любой глубине опускания.Особенно эффективным он можетоказаться при опускании сооружения малого веса (колодцев и крепей с тонкими стенками) на большую глубину.В основу предложенного способаположено известное свойство глинистого раствора закреплять и предохранять от обрушения стенки буровых скважин, наполненных этим раствором,Отличительной особенностью предложенного способа является то, что полость между грунтом и перемещаемым в нем сооружением заполняют коллоидальным, например, глинистым раствором.На чертеже фиг. 1 и 2 изображают разрез колодца в двух стадиях опускания по предложенному способу и фиг. 3 - разрез по А - В на фиг, 2.Нижнее звено крепи 2 (фиг. 1) сооружается в котловане, огражденном форшахтой 1. Несколько выше низа крепи на ее наружной поверхности имеется горизонтальный уступ 4. Выше этого уступа поверхность может иметь любое очертание - цилиндрическое, кони-, ческое или телескопическое. В стены крепи, при ее изготовлении, закладываются трубы 3, имеющие на нижних концах отводы, выходящие наружу непосредственно над уступом 4. После изготовления крепи приступают, как обычно, к разработке грунта на огражденной площади, не выходя при этом за пределы ножа. Крепь под действием собственно веса начинает садиться, плотно прилегая своей наружной поверхностью к окружающему грунту (на участке ниже уступа 4). При подходе уступа 4 к низу форшахты или несколько ранее этого момента приступают к нагнетанию по трубам 3 глинистого раствора (при помощи грязевого насоса), заполняя им кольцевое пространство между форшахтой и крепью.При продолжении опускания и одновременном нагнетании раствора (уровень которого должен постоянно поддерживаться несколько ниже верха форшахты), выходящие из-под уступа 4 участки грунта будут немедленно вступать в контакт с раствором и удерживаться им от обрушения. Для этого необходимо, чтобы раствор обладал достаточно большим удельным весом и не слишком большой вязкостью. При соблюдении этого условия давление раствора на боковую поверхность выемки будетпревосходиТь действующее на дан= ном уровне боковое давление грунта.Последующая стадия производства работ показана на фиг, 2,Для направления колодца или крепи в процессе опускания могут быть предусмотрены выступы 5 (фиг. 3), внешние грани которых должны совпадать с продолжением поверхности крепи на участке от ножа до уступа 4.Работы могут производиться как с водоотливом, так и без водоотлива. При этом грунт должен разрабатываться без выхода за пределы ножа в целях создания надлежащего уплотнения между низом крепи и окружающим грунтом и предотвращения тем самым возможности прорыва глинистого раствора в огражденное крепыо пространство. Возвышение уступа 4 над ножом должно устанавливаться, исходя именно из этих соображений (в зависимости от высоты столба раствора).При недостаточно высоком качестве глинистого раствора (малой коллоидальности) может оказаться необходимым прибегнуть к его циркуляции, нагнетая раствор по трубам 3 и одновременно засасывая его из кольцевого пространства между форш ахтой и опускаемой крепыш.При малых глубинах опускания и применении растворов высокого качества возможна непосредственная подача раствора из глиномешалки в форшахту, без установки труб 3 и без применения грязевого насоса.Назначение форшахты при предлагаемом способе сводится к предохоанению поверхностного грунта от обвалов и повышению давления глинистого раствора на верхний слой грунта, вступающий в непосредственный контакт с раствором. Конструкция форшахты допускает широкое варьирование. В отдельных случаях не исключается возможность замены форшахты котлованом с укрепленными откосами.У растворов, изготовленных только на глине (без добавления утяжелителей), удельный вес мо. жет быть доведен, приблизительно, до 1,3 - 1,4. Путем добавления утяжелителя,(например, барита) возможно повышение удельного веса до 1,6 - 1,8, Сопротивление же глинистого раствора сдвигу весьма мало - порядка нескольких килограммов на квадратный метр, т. е. по сравнению с наблюдающимися силами трения при опускании колодцев и т. п. - ничтожно.Изменяя суммарную ширину выступов и возвышение верха крепи над верхом форшахты (в различных стадиях производства работ) возможно осуществить опускание крепи на любую заданную глубину. Для этого необходимо лишь, чтобы :умма собственного веса крепи и веса глинистого раствора превосходила сумму сил трения по направляющим выступам и сопротивлений сдвигу глинистого раствора на величину, достаточную для преодоления трения по нижнему поясу крепи. Удовлетворить этому требованию возможно даже при применении тонкостенных, весьма легких конструкций.При благоприятных грунтовых условиях и применении утяжеленных растворов предлагаемый способ может быть также использован при опускании косых кессонов или колодцев,Наконец, он может быть применен также и в тех случаях, когда сооружение перемещается в грунте не под действием собственного веса, а принудительно (задавливается), Если предусмотреть уплотнение между телом сооружения и направляющим устройством в месте входа сооружения в грунт и производить нагнетание раствора под необходимым давлением - окажется возможным применить предлагаемый способ также и при наклонном или горизонтальном направлении задавливания, например, при прокладке подземных трубопроводов. Предмет изобретения1. Способ уменьшения силы трения между грунтом и перемещае-194 Типография Госпланиэдата им. Воровского, г, Калуга Мым в нем сооружением, например, опускным колодцем, шахтной крепыш, и т. п., отли ч а ю щи йс я тем, что полость между, грунтом и наружной поверхностью сооружения заполняют коллоидальным, например, глинистым раствором.2. Прием выполнения способа по п. 1, о тли чаю щи йс я тем, что коллоидальный раствор нагнетают по мере перемещения сооружения в переднюю по ходу часть полости.3. Прием выполнения способа по п. 2, от ли ч а ю щ и й с я тем, что Отв. редактор В. Н, КострЛ 04521. Подписано к печати одновременно с подачей раствора в переднюю часть полости .производят откачку его из задней части полости с целью получения циркуляции раствора.4, Прием выполнения способа по и, 1, отличающийся тем, что в случае перемещения сооружения в горизонтальном или наклонном направлении, в задней по ходу части полости устраивают сальниковое уплотнение для поддержания повышенного давления раствора, нагнетаемого в полость. н. редактор Г, ф. Соколова Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 39