Главная  Свойства 

 

Методы уплотнения грунтов оснований

 

Одними из самых эффективных способов удаления из сточных вод отдельных компонентов (тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганика, СПАВ, фенолы) являются адсорбция и ультрафильтрация.

 

Углеродные сорбенты (активные угли) являются гидрофобными сорбентами с высокой степенью карбонизации (90 95%). Марка активного угля позволяет судить о его назначении или происхождении. Например, БАУ березовый активный уголь, АГ активный гранулированный, АР -активный рекуперационный, КАД каменноугольный активный дробленый, ОУ осветляющий уголь, СКТ уголь сернистокалиевого активирования торфяной и т.д.

 

Сорбенты характеризуются пористостью, структурой пор и химическим составом. Пористость активных углей 57 75%, туфов 30 55%, диатомитов до 75%.

 

Для активных углей суммарный объем пор составляет обычно 0,76 0,88 см7г.

 

Пористость и суммарный объем пор лишь приближенно характеризуют сорбционную способность, так как не учитывают структуру пор, обусловливающую величины доступной поверхности и адсорбционного потенциала. По размерам поры делятся на микропоры, переходные поры (или мезопоры) и макропоры. Микропоры активных углей занимают поверхность:до 1000 м2/г, переходные до 100 м2/г, макропоры до 1 2 м2/г. Объемы микро, мезо- и макропор активных углей АГ-3 соответственно равны 0,27; 0,128 и 0,386 см3/г.

 

Другой характеристикой сорбентов является их химический состав или химическое сродство с извлекаемыми загрязнениями. Поэтому применение гидрофобных сорбентов (допустим, активных углей) целесообразно в гидрофильных средах (сточных водах) и, наоборот, гидрофильных сорбентов (например, силикагелей) в гидрофобных средах (в нефтепродуктах).

 

Между степенью адсорбции органического вещества и его растворимостью в воде (гидрофильностью) существует обратное соотношение.

 

С понижением температуры степень адсорбции снижается и снижение величины рН в большинстве случаев вызывает увеличение адсорбции типичных, органических веществ сточных вод.

 

Молекулы загрязнений образуют ассоциации, которые имеют значительно большую энергию поглощения, чем гидроксильные группы, и на первый план выступает величина работающих пор, а не химический состав сорбента. Поэтому становится возможным применение активных оксидов, природных и искусственных крупнопористых сорбентов для очистки сточных вод от углеводородов, находящихся в эмульгированном виде, и от высокомолекулярных веществ (например, хлоропрена, попадающего в сточные воды заводов синтетического каучука). Для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ наиболее эффективны углеродные сорбенты.

 

В комплекс технологического оборудования для проведения адсорбционной очистки сточных вод входят адсорбер, в зависимости от конструкции которого выбираются системы подачи и отвода сорбента на регенерацию, емкости для его хранения и отделения сорбента от очищенной воды (при необходимости), оборудование для подачи и отвода сточной воды.

 

Выбор конструкции адсорберов зависит от задач адсорбции (извлечение ценных веществ, глубокая очистка), свойств и расходов сточных вод (степень концентрации, дисперсность, сопутствующих примесей), свойств активного угля (крупность частиц, прочность, кинетические характеристики); характера процесса (периодический или непрерывный, причем адсорбция загрязнений сточных вод протекает непрерывно, а использование активного угля является периодическим). Для концентрирования и извлечения технически ценных веществ, т.е. при регенерационной очистке сточных вод, наилучшие условия создают аппараты с неподвижным слоем активного угля (насыпные фильтры). При этом для небольших расходов концентрированных вод в одном аппарате весьма удачно сочетаются адсорбция и десорбция, если десорбция производится паром или химическими растворителями, не требующими выгрузки сорбента, или низкотемпературная. На 14.16 приведено конструктивное оформление процесса адсорбции применительно к очистке сточных вод от отдельных элементов.

 

Для очистки сточных в ФГУП НИИ ВОДГЕО была разработана конструкция очистного сооружения, технология которой основана на совмещении в специальном сооружении биосорбере процессов адсорбции органических загрязнений из воды с их биологическим окислением микроорганизмами, иммобилизованными на поверхности и в микропористой структуре пористого гранулированного носителя. Это позволяет непрерывно осуществлять эффективное и глубокое удаление из воды органических трудноокисляемых и токсичных соединений без необходимости термической и химической регенерации или замены сорбента.

 

Биосорберы показали высокую эффективность применения био-сорбционного метода для глубокой очистки сточных вод. При коротком времени пребывания в биосорберах происходит интенсивное удаление органических веществ, в особенности таких консервативных, как СПАВ, нефтепродукты, вещества, определяющие высокие остаточные значения ХПК воды, очищенной в аэротенках. Одновременно осуществляется значительное удаление взвешенных веществ.

 

В результате доочистки на биосорберах биологически очищенных сточных вод их БПКП0ЛН снижается до 1,5-3 мг/л, ХПК на 40-60%, практически полностью удаляются СПАВ и нефтепродукты, содержание взвешенных веществ не превышает 3 мг/л.

 

14.1 Схема конструктивного оформления процессов адсорбции загрязнений сточных вод

 

Биосорбционная установка состоит из секций, попарно объединенных центральным эрлифтным каналом в блок. Секция биосорбера ( 14.1 представляет собой прямоугольный резервуар, загруженный активированным углем. У днища резервуара и в его средней части расположены водораспределительная и водосборная системы. В верхней части био-сорбера расположены лотки отвода очищенной воды и промывной воды. Между секциями биосорбера расположен общий эрлифтный канал.

 

Водосборная система (средний дренаж) присоединена к всасывающему коллектору эрлифтов, а водораспределительная нижняя система (нижний дренаж) соединена с напорным каналом эрлифтов.

 

Средний и нижний дренажи конструктивно выполнены аналогично и представляют собой сборно-распределительную систему низкого сопротивления с центральным коллектором и боковыми распределителями. Дырчатые распределители среднего дренажа оборудованы наклонными щитками с углом наклона к горизонту 60°. Щитки снабжены регулируемыми пластинами, обеспечивающими возможность изменения ширины щели между ними 12 в пределах 20 50 мм.

 

Козырьки нижней дренажной системы наклонены к горизонту под углом 70°. Нижние кромки козырьков уложены непосредственно на гладкое днище резервуара. В нижней части козырьков у самого днища устроены овальные отверстия. Средний дренаж разделяет активированный уголь на два слоя: нижний псевдоожиженный и верхний плотный.

 

Сточная вода подается в эрлифтный канал, откуда вместе с циркулирующей водой, подаваемой эрлифтами в напорный канал 8, поступает в нижнюю распределительную систему, которая равномерно распределяет весь поток по площади биосорбера. Поднимаясь вверх со скоростью около 30 м/ч, этот поток взвешивает нижний слой активированного угля, обеспечивая его псевдоожижение. При этом циркуляционный поток насыщается растворенным кислородом в эрлифтах при перекачке воды, что обеспечивает благоприятные условия для развития микроорганизмов, которые закрепляются на частицах активированного угля в псевдоожиженном слое. В результате многократных проходов через псевдоожиженный слой, где органические загрязнения сорбируются активированным углем и одновременно окисляются закрепленными на его поверхности микроорганизмами, сточная вода очищается.

 

Пройдя сквозь взвешенный слой, поток воды разделяется. Циркуляционный расход равномерно собирается средней дренажной системой и отводится во всасывающий коллектор эрлифтов, откуда подается эрлифтами в напорный канал 8 и вновь поступает в нижнюю распределительную систему.

 

Очищенная вода отделяется от циркуляционного потока, проходит через щели между козырьками среднего дренажа, профильтровывается сквозь плотный верхний слой активированного угля, освобождаясь от взвешенных веществ, поступает в верхние лотки отвода очищенной воды и отводится из сооружения.

 

По мере заиливания фильтрующего слоя задержанными взвешенными веществами осуществляется его гидравлическая промывка. Для этого открывается клапан лотка отвода промывной воды и закрывается клапан коллектора среднего дренажа.

 

14.1 Биосорбер:

 

1 прямоугольный резервуар; 2 водораспределительная система; 3 водосборная система; 4 лотки отвода очищенной воды; 5 то же, промывной воды; б эрлифтный канал; 7 всасывающий коллектор эрлифта; 8 напорный канал эрлифта; 9 центральный коллектор; 10 боковой распределитель; 11 наклонные щитки; 12 регулируемые пластины; 13 козырьки нижней дренажной системы; 14 псевдоожиженный слой; 15 плотный фильтрующий слой; 16 эрлифт; 17 клапан лотка отвода промывной воды; 18 клапан коллектора среднего дренажа

 

При этом расход воды, подаваемой эрлифтами из соседних секций через нижнюю распределительную систему, проходит через щели между козырьками среднего дренажа и взвешивает плотный фильтрующий слой угля, в результате чего происходит отмывка задержанных загрязнений и их удаление с промывной водой через лотки. Для промывки используется очищенная вода из других секций биосорбера, накопленная над промывными лотками.

 

Поверхностное уплотнение используют для устройства песчаных й грунтовых подушек, устранения просадочности макропористых и рыхлых песчаных грунтов, а также свежеуложенных связных и насыпных грунтов при степени влажности 5ГПоверхностное уплотнение осуществляют тяжелыми трамбовками массой от 1 до 10 т ( 12.3, а), подъем и сбрасывание которых производят с помощью крана с высоты 4 8 м и более.

 

1 Схемы уплотнения грунтов: 1 петля для подъема; 2 — арматурный каркас; 3 — стальное окаймляющее кольцо; 4 — подъемный механизм; 5 —трос; 5 —вибратор; 7—граница уплотнения; 8 — вибропогружатель; 9 стержень из трубы; 10 — приваренные металлические планки; 11 — контурная траншея; 12 поверхность уплотняемого грунта; 13 — скважины; 14 — непросадочный грунт; 15 — граница зоны уплотнения; 16 — неуплотняемый грунт; 17 — стакан; 18 — фундамент; 19 — уплотненный грунт; 20 — щебень

 

В практике современного строительства для улучшения работы и свойств грунтов оснований часто применяют уплотнение грунтов. Используют следующие методы уплотнения: поверхностное; глубинное динамическими воздействиями; устройство грунтовых свай; статической нагрузкой; с помощью искусственного водопонижения.

 

Уплотнение грунтов выполняют до плотности сложения, при которой они приобретают деформативность, не выше заданной в проекте, и требуемую прочность.

 

Если грунт не обладает оптимальной влажностью для уплотнения, то грунт основания доувлажняют с помощью подачи дополнительного количества воды в котлован, а к уплотнению приступают через 12 24 ч после проникновения влаги в грунт. Контроль за состоянием грунтов до, во время и после уплотнения осуществляют с помощью отбора образцов или зондирования.

 

Применяют и другие механизмы для поверхностного уплотнения грунтов, в частности пневматические трамбовки, различного типа катки и виброплиты. Глубина уплотняемого грунта А, м, ниже дна котлована в зависимости от типа применяемых механизмов приведена ниже.

 

При уплотнении грунтов катками значение оптимальной влажности назначают по формуле (12. , а количество требуемой массы воды для уплотнения и ориентировочное понижение дна котлована — по формулам (12. , (12. .

 

Уплотнение грунтов с помощью трамбовок ведут до тех пор, пока поверхность грунта при каждом последующем падении не будет опускаться на одну и ту же величину, называемую «отказом». Размер отказа ориентировочно принимают равным для пылевато-глинистых грунтов 1 1,5 см, песчаных — 0,5.. 1 см. Отказ достигается после 8 12 ударов по одному следу. Режим уплотнения устанавливается экспериментально в зависимости от грунтовых условий на строительной площадке.

 

В условиях строительства тяжелые трамбовки стали использовать для устройства столбчатых фундаментов в вытрамбованных котлованах, которые применяют в основном под относительно легкие каркасные здания, возводимые на просадочных, насыпных и связных грунтах со степенью влажности 5ГВытрамбовывание котлованов осуществляют с помощью специального навесного оборудования, устанавливаемого на кранах и экскаваторах. В результате вытрамбовывания получают круглые или прямоугольные в плане котлованы под отдельные фундаменты требуемой глубины, в которые укладывают монолитный бетон с Устройством стакана или подколенника.

 

Разработка котлована осуществляется на глубину с недобором до ожидаемого понижения поверхности грунта при его уплотнении. Если уплотнение не удается выполнить на требуемую глубину, используют послойную укладку с уплотнением каждого слоя грунта.

 

В некоторых случаях при использовании слабых грунтов в котлован подается щебень, который при вытрамбовывании образует уширение, тем самым повышая несущую способность основания в 1,5 3 раза, в зависимости от количества втрамбованного щебня ( 12.3, е).

 

Поверхностное виброуплотнение Осуществляют виброкатками, самоходными вибротрамбовками и виброплитами, масса которых колеблется в пределах 0,25 20 т при частоте колебаний от 600 до 3000 в минуту. Этот способ применяют при послойной укладке в основном несвязных грунтов при устройстве песчаных подушек, оснований под полы и оборудование.

 

Для уплотнения песчаных грунтов значительной мощности применяют глубинное уплотнение динамическими воздействиями. Виброуплотнение производят двумя способами: вибраторами ( 12.3, б) или погружением в грунт стержня, прикрепленного к вибропогружателю ( 12.3, в). Колебательное движение, передаваясь окружающему грунту, вызывает его постепенное уплотнение. Если в основании имеются ненасыщенные водой пески, то к зоне вибрирования подается вода.

 

Применение такого способа устройства фундаментов обеспечивает плотное примыкание стенок и подошвы фундамента к грунту, ключает обратную засыпку пазух и увеличивает несущую способность за счет участия в работе уплотненного грунта как по подошве.

 

С помощью взрывов уплотняют и основания, сложенные проса-дочными лёссовыми грунтами. Для этого площадку строительства окружают контурной насыпью по периметру предполагаемого котлована и замачивают грунт, подавая воду в предварительно npooyренные фильтрующие или совмещенные скважины. Далее в эти скважины устанавливают заряды в трубках и производят взрывы! следущие один за другим с интервалом в несколько секунд ( 12.3, г). Грунт, уплотненный таким образом, в результате замачивания и глубинных взрывов теряет просадочные свойства и может быть использован в качестве основания даже для строительства тяжелых зданий и сооружений. При использовании данного метода плохо уплотняется поверхностный слой грунта толщиной 2 3 м, который доуплотняют с помощью тяжелых трамбовок или подводными взрывами.

 

Использование фундаментов в вытрамбованных котлованах приводит к сокращению трудозатрат в 3 5 раз, объема земляных работ до 100%, расхода бетона и арматуры до 50% и объема опалубочных работ до 100%. При этом удельное сопротивление грунтов увеличивается в 5 10 раз, а модуль деформации — в 2 5 раз. Общее снижение стоимости работ при устройстве фундаментов с помощью данного метода достигает 50 60%.

 

Вибраторы обычно применяют для уплотнения грунтов глубиной от 1 до 10 м. Для уплотнения грунтов на глубине 5 20 м используют вибропогружатели, которые крепят к трубчатому стержню с приваренными к нему горизонтальными планками ( 12.3, в). Для ускорения работ при виброуплотнении иногда применяют вибраторы, закрепленные на специальной металлической раме, которая поднимается и опускается с помощью подъемного крана. Вибрацией уплотняют все виды песчаных грунтов.

 

а — конструкция раскрывающегося башмака; б — изготовление песчаной сваи; в, г — размещение свай; 1 — инвентарная труба; 2 — шарнир; 3 — раскрывающиеся створки; 4 — теряемое кольцо; 5 — песчаная свая; 6—граница зоны уплотнения

 

Глубинное уплотнение грунта с помощью песчаных и грунтовых свай используют чаще всего в макропористых просадочных грунтах, рыхлых пылеватых и мелких песках, а также слабых сильно сжимаемых заторфованных грунтах. Для грунтовых свай чаще всего применяют местный связной грунт. Этот тип свай используют для уплотнения только макропористых просадочных грунтов. Для остальных типов грунтов применяют песчаные сваи, которые изготовляют с помощью инвентарных труб с раскрывающимся башмаком ( 12.4, а). Инвентарные трубы погружают в грунт с помощью забивки или вибрирования. По достижении требуемой отметки в трубу послойно укладывают песок с последующей его трамбовкой и постепенно извлекают инвентарную трубу ( 12.4, б, в). При включенном вибраторе трубу извлекают, тем самым уплотняя песок.

 

Грунтовые сваи в лёссовых просадочных грунтах, которые способны удерживать вертикальные стенки без обрушения, сооружают с помощью инвентарного сердечника, который при забивке дополнительно уплотняет окружающий грунт. После забивки сердечник извлекают и в полученную скважину укладывают грунт с последующим послойным трамбованием.

 

1 Уплотнение грунта песчаными сваями:

 

Поверхностное и глубинное уплотнение, а также уплотнение с помощью песчаных свай выполняют не только непосредственно под подошвой возводимого фундамента, но и на участках, прилегающих к зонам наибольшего давления. Ширина уплотняемого участка вокруг контура подошвы должна находиться на расстоянии 0,2Ь от грани подошвы, где Ь — ширина фундамента.

 

Сваи размещают, как правило, в шахматном порядке и вершинах равносторонних треугольников ( 12.4, г).

 

Насыпь выполняют на поверхности грунта. Давление от нее должно несколько превышать давление от веса будущего сооружения. Чтобы исключить потерю устойчивости слабых грунтов основания, насыпь отсыпается послойно, тем самым обеспечивается равномерное возрастание нагрузки. Предварительно во всей толще основания для ускорения процесса уплотнения устраивают вертикальные дрены ( 12.5, а). Вертикальные дрены выполняют аналогично песчаным сваям, располагаемым на расстоянии 1..4 м друг от друга, либо из пластмассовой ленты в бумажном кожухе ( 12.5, б). Ленту пропускают через металлический кожух и закрепляют в его нижней части, затем с помощью специального агрегата кожух с заправленной лентой вдавливают в грунт до глубины, на которой выполняется дренирование. Далее кожух извлекают из грунта, оставляя ленту в грунте, которую над поверхностью обрезают и засыпают песком, образующим пластовым дренаж.

 

Для уплотнения насыщенных водой заторфованных песков и слабых насыщенных водой пыл ев ато-глинистых грунтов используют известковые сваи, устанавливаемые с помощью инвентарных труб, в которые засыпают гашеную известь. Гашение извести происходит в результате воздействия воды, находящейся в грунте. В процессе гашения известь, увеличиваясь в объеме, уплотняет окружающий грунт.

 

Искусственное водопонижение вызывает снятие взвешивающего: действия воды в соответствии с законом Архимеда, равноценное воздействию внешней нагрузки, что приводит к образованию дополнительных напряжений в скелете грунта. Таким образом, пылерато-глшшстыи грунт уплотняется в результате понижения уровня подземных вод и увеличения напряжений, а также уменьшения влажности за счет поступления поровой воды к катодам. При использовании электроосмотического водопонижения грунты основания уплотняются достаточно быстро с дополнительным увеличением прочности, т. е. одновременно происходит и его закрепление.

 

В тех случаях, когда с помощью вышеперечисленных способов невозможно добиться требуемого уплотнения грунтов, прибегают к уплотнению грунтов основания статической нагрузкой в виде насыпи. Этим способом улучшают грунты, обладающие малой водопроницаемостью, уплотнение которых связано с выдавливанием воды из пор. К такому типу грунтов относят слабые, насыщенные водой пылевато-глинистые грунты (очень пористые глины и суглинки в текучем и текучепластичном состоянии, илы и торфы).

 

1 Уплотнение грунта статической нагрузкой: 1 — пластовый дренаж; 2 — насыпной грунт; 3 — вертикальные дрены (стрелки показывают направления отжатая, воды); 4 — слабый грунт; 5 — плотный грунт; 6 — бумажный кожух; 7 — пластмассовая лента

 

Слабые пылевато-глинистые грунты уплотняют с помощью искусственного водопонижения.

 

При использовании водопонижения при пологой депрессионной кривой уровень грунтовых вод может понижаться на большой площади, вызывая уплотнение грунтов далеко за пределами предполагаемой территории застройки, что может привести к нежелательным дополнительным осадкам уже существующих зданий и подземных коммуникаций. Поэтому в условиях городского строительства этим методом следует пользоваться только после соответствующего обоснования или применять шпунтовое ограждение уплотняемой зоны.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.0008