Минимально допустимая прочность бетона тампонажного слоя до начала откачивания воды из котлована должна быть
Обновлено: 19.05.2024
СП 46.13330.2012 СНиП 3.06.04-91 Мосты и трубы Актуализированная редакция СНиП 3.06.04-91 стр. 7
8.10 Для крепления стенок скважин допускается использовать избыточное давление воды или глинистый раствор.
8.11 В целях предотвращения подъема и смещения в скважине арматурного каркаса укладываемой бетонной смесью или в процессе извлечения бетонолитной инвентарной обсадной трубы, а также во всех случаях армирования не на полную глубину буровой сваи, столба в конструкции каркаса необходимо предусмотреть фиксаторы для закрепления его в проектном положении.
8.12 При устройстве буронабивных свай, столбов забой скважины перед началом укладки бетонной смеси должен быть очищен от грунтового шлама. При укладке бетонной смеси в обводненных скважинах следует выдерживать минимальный временный диапазон между временем зачистки забоя и началом бетонирования, установленный технологическим регламентом.
Уплотнение несвязных грунтов забоя скважины может выполняться методом виброштампования, в том числе с добавлением жестких материалов (щебень, жесткая бетонная смесь и т.п.). Требования к оборудованию и материалам, параметры виброштампа, величину "отказа" следует устанавливать в проекте и ППР.
8.13 Сухие вертикальные скважины в песках, обсаженные стальными трубами или железобетонными оболочками, а также необсаженные скважины, пробуренные в пластах суглинков и глин, расположенных выше уровня подземных вод и не имеющих прослоек и линз несвязанных и слабосвязанных толщиной более 20 см песков и супесей, допускается бетонировать без применения бетонолитных труб способом свободного сброса бетонной смеси с высоты до 6 м. Допускается укладывать бетонную смесь способом свободного сброса с высоты до 40 м с заранее установленным арматурным каркасом при наличии бункера с направляющим патрубком длиной не менее 3 м. Бетонную смесь при этом используют с подвижностью 3-6 см. Чем глубже скважина, тем меньше подвижность. Не допускается остаточный слой воды на забое толщиной более 10 см.
Не допускается укладка бетонной смеси способом свободного сбрасывания в наклонные и обводненные скважины, заполненные водой. Бетонную смесь в них следует укладывать способом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) или бетононасосами.
Во избежание расслоения бетонной смеси не допускается попадание ее на арматурный каркас и стенки скважины.
8.14 При бетонировании как сухих, так и обводненных скважин с целью обеспечения сплошности, прочности бетона свай, качества контакта бетона с грунтом на боковой поверхности сваи может быть применен способ виброукладки и виброштампования бетонной смеси. В процессе бетонирования необходимо на всех этапах контролировать уровень бетонной смеси в скважине и заглубление бетонолитной трубы в бетонную смесь (при бетонировании методом ВПТ). При этом должна быть обеспечена целостность стенок скважины. Работы по виброуплотнению и виброштампованию следует выполнять с соблюдением специальных требований, указанных в проекте и ППР (требования к оборудованию, составу и технологии укладки бетонной смеси и др.).
8.15 Операционный и приемочный контроль качества устройства буровых свай, столбов следует осуществлять силами независимой организации в соответствии с техническими требованиями, указанными в таблице 6.
Минимально допустимая прочность бетона тампонажного слоя до начала откачивания воды из котлована должна быть
9.59 При среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С необходимо принимать специальные меры по выдерживанию уложенного бетона (раствора) в конструкциях и сооружениях, бетонируемых на открытом воздухе.
Бетон может быть выдержан способами, указанными в СП 63.13330, ГОСТ 10180, а также:
экзотермическим способом, в том числе с компенсационным обогревом, при обеспечении саморазогрева всего объема уложенного бетона;
в обогреваемых технологических укрытиях, коробах, оболочках, под съемными колпаками и в других подобных ограждающих конструкциях;
комбинированными способами, сочетающими способы активного прогрева уложенного бетона с последующим выдерживанием его способом термоса.
9.60 Способ термоса следует применять при обеспечении начальной температуры уложенного бетона не ниже 5 - 10°С с последующим выдерживанием бетона под тепловой изоляцией с расчетной температурой, зависящей от массивности конструкций, в течение времени, необходимого для достижения прочности, установленной в ППР.
9.61 Экзотермический способ следует применять при обеспечении начальной температуры уложенного бетона не ниже 15°С (по всему объему конструкции, в том числе по контакту с ранее уложенным бетоном и основанием) при теплозащитных свойствах ограждающих конструкций опалубки, когда уровень теплопотерь не превышает 60% тепла, выделяемого бетоном в интенсивный период саморазогрева (в течение первых 3 сут).
9.62 Выдерживать бетон без обогрева за счет введения противоморозных добавок допускается в случаях, когда невозможно обеспечить температуру уложенного бетона в интервале от 5 до 10°С в течение первых 5-7 сут.
9.63 Контактный обогрев уложенного бетона в термоактивной опалубке следует применять при бетонировании конструкций с модулем поверхности 6 и более.
После уплотнения открытые поверхности бетона и прилегающие участки щитов термоактивной опалубки должны быть надежно защищены от потерь бетоном влаги и тепла.
9.64 Электродный прогрев бетона необходимо производить в соответствии с технологическими картами.
Запрещается использовать в качестве электродов арматуру бетонируемой конструкции.
Электродный прогрев следует производить до приобретения бетоном не более 50% расчетной прочности. Если требуемая прочность бетона превышает эту величину, то дальнейшее выдерживание бетона следует обеспечивать методом термоса.
Допускается производить прогрев бетона нагревательными (греющими) проводами. Тип греющих проводов, расстояние между ними, а также термическое сопротивление тепловой изоляции при этом определяется в ППР.
Для защиты бетона от высушивания при электродном прогреве и повышения однородности температурного поля в бетоне при минимальном расходе электроэнергии должна быть обеспечена надежная тепловлагоизоляция поверхности бетона.
9.65 Применение бетона с противоморозными добавками запрещается в предварительно напряженных железобетонных конструкциях; железобетонных, расположенных в зоне действия блуждающих токов или находящихся ближе 100 м от источников постоянного тока высокого напряжения; железобетонных, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде; в частях конструкций, находящихся в зоне переменного уровня воды.
При приготовлении бетонной смеси с установленными проектом требованиями по морозостойкости одновременно с противоморозной добавкой и добавкой - замедлителем схватывания или пластификатором необходимо вводить в бетонную смесь воздухововлекающую или газообразующую добавку.
9.66 При омоноличивании сборных и сборно-монолитных конструкций с выдерживанием уложенного бетона обогревными методами необходимо отогревать поверхностные слои бетона, части конструкций, входящих в стык омоноличивания, арматуру и закладные детали до температуры не ниже 5°С, но не выше 25°С на глубину не менее 30 см.
Температура бетонной или растворной смеси, укладываемой встык, должна быть выше температуры поверхностного слоя бетона омоноличиваемых конструкций на 5-10°С.
9.67 При омоноличивании конструкций с выдерживанием бетона с противоморозными добавками поверхностные слои бетона омоноличиваемых конструкций допускается не отогревать, но необходимо удалить наледь, снег и строительный мусор с поверхностей бетона, арматуры и закладных деталей. Запрещается промывать указанные поверхности солевыми растворами.
9.68 Открытые поверхности уложенного бетона в стыках омоноличивания должны быть надежно защищены от вымораживания влаги.
Видимые швы в бетоне необходимо расшивать только при устойчивой положительной температуре воздуха.
Монтаж опор
9.69 Блоки опор необходимо устанавливать по уровню и отвесу на клиньях. Каждый ярус высотой не более 5 м, а также основание под нижний ряд блоков следует нивелировать поверху, устраняя допущенные отклонения. Во время выполнения работ швы блоков, через которые возможна потеря раствора, необходимо плотно законопатить.
9.70 В процессе выполнения работ по заполнению ядра опоры при отрицательной температуре воздуха необходимо обеспечить незамерзание бетона (раствора) до набора им прочности не ниже 70% проектной.
9.71 При монтаже сборных конструкций стоечных опор мостов (путепроводов) стойки в башмаках фундаментов следует временно закрепить с помощью специальных металлических шаблонов или кондукторов.
Клинья при закреплении должны входить в стакан подколонника на половину его глубины, обеспечивая при этом возможность последующего замоноличивания колонны в подколоннике и изъятие клиньев. Во всех случаях должны быть приняты меры против попадания воды в стаканы подколонников и фундаментов.
9.72 Перед монтажом блоки должны быть очищены от загрязнений и льда.
9.73 Технические требования, которые следует выполнять при монтаже фундаментов и опор и проверять при операционном контроле, а также объем и способы контроля приведены в таблице 11.
Облицовка опор
9.74 При приемке облицовочных блоков необходимо проверять их комплектность, соответствие размеров требованиям проекта и настоящего свода правил, наличие паспортов с указанием в них прочности и морозостойкости материалов, а также маркировку изделий (нанесенную на верхние грани изделий несмываемой краской).
9.75 Очередной ряд облицовочных блоков следует устанавливать по раскладочным чертежам до бетонирования ряда (насухо).
Установку следует начинать с угловых и криволинейных частей опоры. Установленную облицовку следует надежно раскреплять для обеспечения устойчивого положения на весь период бетонирования, а незаполненные швы между блоками (камнями) - законопатить на глубину не более 30 мм средствами, предупреждающими вытекание раствора. Перед установкой облицовочные блоки следует промыть от грязи и пыли. При выполнении работ необходимо соблюдать меры предосторожности для предохранения граней и кромок изделий от повреждений.
9.76 Ядро опоры с облицовкой из природных камней следует бетонировать слоями в пределах высоты одного ряда облицовки с оставлением возле смежных боковых граней изделия вертикальных колодцев для заполнения швов раствором.
Естественные природные камни, употребляемые в соответствии с проектом для облицовки, должны быть крепких пород, однородного строения, без трещин, жил и прослоек, без следов выветривания.
9.77 Нормативные требования, которые следует выполнять при облицовке опор и проверять при пооперационном контроле, а также объем и способы контроля приведены в таблице 12.
Тампонажный бетон
При сооружении фундамента мелкого заложения в случае большого притока грунтовых вод в котловане приходится укладывать тампонажный слой бетона под фундаментом (рис. 2.8).
Технология укладки тампонажного бетонного слоя методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) состоит в следующем:
- на подмостях (размещенных, например, на ограждении), устанавливают бетонолитные трубы, состоящие из звеньев длиной 3–4 м, которые соединяют фланцевыми стыками; в верхней части трубы снабжены воронками, каждая емкостью по 1,2–1,5 м;
- в горловине воронки устраивают пробку (например, из мешковины, заполненной паклей), прикрепленную проволокой к верху воронки;
- бетонолитную трубу опускают нижним концом в воду на дно котлована;
- в приемный бункер подается порция литой бетонной смеси с осадкой конуса 16–18 см, полностью заполняющая бункер;
- проволоку, соединяющую пробку с верхом воронки, обрубают. Масса бетонной смеси, вытесняя воду, устремляется по трубе вниз. При большой длине бетонолитной трубы одновременно с открытием заслонки в горловине бункера над воронкой открывают бадью с бетонной смесью. В противном случае отжатия воды из трубы может не произойти;
- если бетонная смесь не доходит до нужного уровня, трубу немного приподнимают краном и сразу же осаживают на дно котлована;
- в приемный бункер подается новая порция бетонной смеси.
По мере бетонирования литая бетонная смесь постепенно растекается по котловану. С водой соприкасается только верхний слой бетона, т.к. бетонная смесь подается внутрь ранее уложенного объема. После откачки воды из котлована слабый верхний слой бетона необходимо удалить. В процессе укладки бетона методом ВПТ бетонолитную трубу после загрузки в нее порции бетонной смеси слегка наддергивают и быстро осаживают. Это делается, чтобы в любом случае обеспечить заглубление трубы в бетонную смесь не менее чем на 0,8 м и не более чем на 2 м. Мастер обязан непрерывно делать промеры уровня бетона и контролировать достаточность погружения конца трубы в слой бетона.
Рис. 2.8 – Подводное бетонирование по методу ВПТ: a – общая схема; б – порядок работ; 1 – бетонолитная труба; 2 – воронка; 3 – подводный бетон; 4 – клапан; 5 – пробка
Для бетонирования водозащитной подушки в котловане используют несколько бетонолитных труб, которые размещают так, чтобы обслуживаемые ими площади участков перекрывали бетонируемую площадь, накладывала, одна на другую.
Радиус действия бетонолитной трубы R, м, определяется из выражения
где К – показатель сохранения подвижности бетонной смеси, – время, за которое осадка конуса уменьшается до 0,15 м (К = 0,65 ч);
I – интенсивность бетонирования, принимаемая для котлованов не менее 0,3 м3/м2ч (желательно, чтобы эта величина составляла 1–1,2 м3/м2ч, тогда R = 3–4,5 м).
Бетонирование начинают с одной из труб, расположенных у края котлована. Следующая труба включается в работу после того, как бетонная смесь, растекаясь по площади котлована, покроет нижний конец трубы на 30–40 см. При бетонировании несколькими трубами укладка бетонной смеси осуществляется последовательно. Расстояние между соседними трубами не должно превышать 0,7 радиуса действия трубы.
Осуществляя подводное бетонирование, нельзя допускать прорыва воды внутрь трубы. Если же это случилось, надо прекращать процесс бетонирования. Его можно возобновить немедленно, если перерыв не превысил время сохранения подвижности бетонной смеси. Если это время превышено, бетонирование можно продолжать только после достижения подводным бетоном прочности 2–2,5 МПа,
При укладке литой бетонной смеси получается подводный бетон низкой прочности (если расход цемента составляет 400 кг/м3, бетон получится прочностью всего в 10–15 МПа).
Когда есть необходимость получить подводный бетон более высокой прочности, надо резко увеличить расход цемента до 600 кг/м3 и повысить жесткость бетонной смеси. Но жесткая бетонная смесь плохо растекается по котловану, поэтому при ее укладке необходимо применять вибрирование. Для получения жестких бетонных смесей с осадкой конуса 6–10 см к концевому (нижнему) звену трубы длиной до 20 м жестко крепится один вибратор (вибробулава) или два, если длина трубы превышает 20 м. Вибрирование облегчает прохождение смеси по трубе и ее растекание по площади котлована. Максимальный радиус распространения жесткой бетонной смеси при подводном бетонировании с вибрированием составляет 3 м. Вынужденный перерыв в бетонировании не должен превышать 1,5 ч.
Минимальная толщина тампонажного слоя бетона, укладываемого на грунтовое дно, определяется по расчету из условия (hбabγб + G = hwγwab) – равенства веса подушки и гидростатического выталкивающего воздействия воды (с коэффициентом запаса 1,1), но не менее 1,5 м. Водоотлив из котлована разрешается только после набора подводным бетоном прочности не менее 5 МПа. Подводный массив, сооружаемый методом ВПТ, следует доводить до отметки, на 10 см превышающей проектную отметку, чтобы была возможность удалить верхний слабый слой бетона после откачки воды из котлована.
Для чего укладывается тампонажный слой бетона?
Для поддержания положительных температур и создания благоприятного термонапряженного состояния бетона, а также для надежной изоляции между бетоном и водой в уровне днища рекомендациями допускалось в зимнее время в случае необходимости укладывать подводным способом в опалубку тампонажный слой бетона толщиной 0,5 м ниже проектной отметки подошвы оголовка пирса. В тампонажный слой предварительно перед бетонированием укладывались паровые трубы. Кстати, монтаж металлоконструкций производят еще до укладки тампонажного слоя бетона.
Перед бетонированием тампонажного слоя для предотвращения его замерзания, а также для обогрева металлического шпунта вода в опалубке в месте укладки бетонной смеси прогревалась до температуры 15—20° С. Тампонажный слой бетона укладывался с температурой 12° С на днище опалубки под воду.
Прогрев тампонажного слоя осуществлялся паровыми трубами непрерывно в течение 1 —1,5 суток. После отвердевания тампонажного слоя бетона предполагались откачка воды из опалубки, последующая установка арматуры, отогрев горячим воздухом опалубки и ранее уложенного тампонажного слоя бетона и бетонирование «насухо».
Несмотря на выполнение всех мероприятий, предусмотренных рекомендациями, обеспечить полную непроницаемость опалубки не удалось, поэтому бетон укладывыетсяя частично в воду. Укладка бетона осуществлялась методом «с островка». Бетон подавался в одно место, при вибрировании он погружался на дно опалубки, поднимая верхние слои. При этом с водой соприкасался ограниченный объем бетона.
Блоки оголовка бетонировались непрерывно. Высота бетонируемых блоков находилась в пределах 1,5—2 м. При укладке бетона велся контроль за температурой, Объемом вовлекаемого воздуха и подвижностью транспортируемой бетонной смеси; осуществлялся отбор контрольных образцов из каждой партии бетона. Учитывая, что условия подогрева заполнителей и воды на бетонном узле не позволяли получить товарную смесь с температурой 30—35° С, а только с температурой 20°С (бетонная смесь после укладки имела температуру 12°С), было принято решение о дополнительном обогреве бетона паром в верхней части оголовка. С этой целью над оголовком устраивался временный деревянный короб, внутри которого прокладывались две паровые трубы на длину бетонируемого участка. Сверху короб изолировался толем.
Как показал анализ температурных полей в теле оголовка и причального выступа, полученных на гидроинтеграторе В. С. Лукьянова, с учетом подачи пара в верхнюю область оголовка, наблюдалось бурное тепловыделение в центре оголовка и в выступе.
В результате этого температура бетона поднялась во всех точках оголовка до 40—50° С, что позволило бетону набрать прочность 70% в течение трехсуточного срока твердения. Однако при этом в поверхностных слоях бетона сложилось неблагоприятное термонапряженное состояние. После остывания бетона до 0° С высверливались керны из бетона, находящегося в зоне переменного уровня воды, для последующего испытания бетона на морозостойкость.
Способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом
Изобретение относится к области строительства, и в частности к укладке тампонажного слоя в шпунтовом ограждении. Технический результат - улучшение качества тампонажного слоя и снижение количества бетона в тампонажном слое. Бункер с бетонолитной трубой и закрытым водонепроницаемым затвором загружают бетоном из бетоносмесителя, переносят бункер в шпунтовое ограждение в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу затвором на грунт. После этого расфиксируют затвор. Приподнимают бункер с бетонолитной трубой на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и укладывают порцию бетонной смеси, равную объему бункера в нужном месте. После укладки порции бетонной смеси бункер с бетонолитной трубой извлекают, закрывают водонепроницаемый затвор и загружают бункер бетонной смесью, после чего процесс повторяется. 5 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в транспортном и гидротехническом строительстве, например при укладке тампонажного слоя из подводного бетона на строительстве опор мостов, фундаментов под маяки и т.д. в шпунтовом ограждении.
Известен способ укладки подводного бетона методом вертикального перемещения трубы (ВПТ), состоящий из опускания бетонолитной трубы, в нижней части которой установлен открывающийся и закрывающийся клапан, установки внутрь трубы пробки и подачи бетонной смеси в бетонолитную трубу. За счет регулирования степени открытия клапана бетонная смесь, следуя за пробкой, постепенно опускается вниз и через нижний конец трубы выпускается на поверхность подводного грунта. Для дальнейшего бетонирования необходимо приподнимать трубу и производить бетонирование по высоте /JP, 60-498, E 02 D 15/06, 1985/.
Недостатком этого способа является то, что затвор расположен на некотором расстоянии от конца бетонолитной трубы и вода с грунтом попадает в бетонную смесь. Это приводит к неоднородности укладываемого бетона.
Известен способ укладки подводного бетона в обсадных трубах с использованием бетонолитной трубы, имеющей водонепроницаемый затвор в нижней части.
Способ заключается в следующем.
Загружают бетоном бункер с бетонолитной трубой, конец которой герметично закрыт затвором, затем уплотняют бетонную смесь в бетонолитной трубе вибратором и открывают затвор. После чего опускают бетонолитную трубу до низа бетонируемой конструкции и приподнимают на высоту 10-15 см, включают вибратор и укладывают бетон. Последующим заполнением бетонной смесью бетонолитной трубы и с лидерным ее подъемом производят бетонирование методом вертикального подъема трубы /метод ВПТ/ /SU, 392208, E 02 D 15/07, 1971/.
Недостатком такого способа ВПТ является то, что для достижения однородности укладываемой бетонной смеси необходимо постоянное расположение конца трубы в ранее уложенном бетоне.
При бетонировании, например, набивных свай этот метод широко применяется. Но при бетонировании больших площадей требуется установка нескольких таких устройств для непрерывности тампонажного слоя. Но в этом случае точная дозировка бетонной смеси не гарантируется.
Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ укладки тампонажного слоя, заключающийся в установке по верху шпунтового ограждения поперечного мостика с расположенными на нем несколькими бункерами с бетонолитными трубами, нижний конец которых перекрыт затвором. При открытых створках затвора производят бетонирование тампонажного слоя до достижения проектной отметки бетона под мостиком путем излива бетона из каждой трубы, причем ее нижний торец при этом размещен в изливаемом бетоне, после этого мостик перемонтируется на следующую полосу бетонирования /Костерин Э.В. Основания и фундаменты. М. Высшая школа, 1978, с. 124-126, рис. 5.13/.
Недостатком этого способа является громоздкость конструкции, сложность получения ровной поверхности тампонажного слоя и необходимость применения бетона большой пластичности для захвата большой площади бетонирования, что снижает прочность укладываемого бетона.
Техническим результатом предложения является снижение металлоемкости, возможной точной дозировки в любой точке площади бетонирования, увеличение прочности укладываемого бетона за счет увеличения жесткости бетонной смеси, исключение необходимости сдвижки ранее уложенного массива бетона. Кроме того, исключается необходимость непрерывности бетонирования, связанной с необязательностью заглубления бетонолитной трубы в ранее уложенный бетон. Технический результат достигается за счет того, что в способе укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом, включающем подводную укладку бетона на дно котлована отдельными участками путем установки на дне котлована загруженного бетоном бункера с прикрепленной к нему бетонолитной трубой, нижний конец которой перекрыт затвором со створками, подъем трубы с одновременным изливом из нее бетона при раскрытых створках затвора и с размещением при этом нижнего торца трубы в изливаемом бетоне, осуществляют на высоту, равную 0,5-0,6 ее диаметра, а излив бетона осуществляют в объеме, равном объему бункера, причем после излива бетона извлекают трубу из котлована при закрытых створках затвора, заполняют бункер бетоном и перемещают трубу на очередной участок бетонирования.
Сущность поясняется чертежами, где изображено: на фиг.1 загрузка бетонолитной трубы при закрытом водонепроницаемом затворе, на фиг.2 - установка бетонолитной трубы в шпунтовом ограждении на грунт; на фиг.3 - подъем бетонолитной трубы на 0,5-0,6 ее диаметра и укладка порции бетонной смеси; на фиг. 4 укладка бетонной смеси на очередном участке котлована; на фиг.5 водонепроницаемый затвор.
На плавучей опоре 1 установлен бетоносмеситель 2, который загружает бункер 3 с бетонолитной трубой 4, поднимаемый крюком крана 5.
В бункере 3 проходит направляющая труба 6, в которой расположен трос 7, связанный через рычаг 8 и тяги 9 с установленными шарнирно створками 10 водонепроницаемого затвора 11.
Трос 7 связан через блочок 12 с лебедкой 13, установленной на бункере 3.
Способ осуществляется следующим образом.
Бункер 3 с бетонолитной трубой 4 и закрытым водонепроницаемым затвором 11 загружают бетонной смесью из бетоносмесителя 2, установленного на плавучей опоре 1, затем краном переносят бункер 3 с бетонолитной трубой 4 в шпунтовое ограждение 14 в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу 4 затвором 11 на грунт.
После этого расфиксируют створки 10 затвора 11, стравив трос 7 лебедки 13. Крюком 5 крана приподнимают бункер 3 с бетонолитной трубой 4 на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и порция бетонной смеси, равная объему бункера 3, укладывается в ранее намеченном месте, вытесняя илистый грунт.
Торец бетонолитной трубы в это время располагается в укладываемом бетоне. Экспериментально было выяснено, что при загрузке полностью бункера 3 объема 2,5-3,0 куб.м. для укладки бетонной смеси на грунт необходимо приподнять бетонолитную трубу 4 на 0,5-0,6 ее диаметра /диаметр бетонолитной трубы 300 мм/.
После укладки бетонной смеси бункер 3 с бетонолитной трубой 4 извлекают из воды, закрывают створки 10 водонепроницаемого затвора 11, подтянув трос 7 лебедкой 13, и вновь загружают бункер 3 бетонной смесью.
Бетонолитную трубу 4 подают уже к ранее уложенному бетонному слою и, проделав те же операции, укладывают новую порцию бетонной смеси с перекрытием на ранее уложенный бетон.
Процесс повторяется до полной укладки тампонажного слоя в шпунтовом ограждении.
Способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом, включающий подводную укладку бетона на дно котлована отдельными участками путем установки на дне участка котлована загруженного бетоном бункера с прикрепленной к нему бетонолитной трубой, нижний конец которой перекрыт затвором со створками, подъем трубы с одновременным изливом из нее бетона при раскрытых створках затвора и с размещением при этом нижнего торца трубы в изливаемом бетоне, отличающийся тем, что подъем трубы осуществляют на высоту 0,5 0,6 ее диаметра, а излив бетона осуществляют в объеме, равном объему бункера, причем после излива бетона извлекают трубу из котлована при закрытых створках затвора, заполняют бункер бетоном и перемещают трубу на очередной участок бетонирования.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Тампонажный цемент - Цемент и бетон
Тампонажным цементом называется портландцемент (обыкновенный или его разновидность), пригодный для цементации нефтяных скважин.
Он имеет состав обычного портландцемента, как показывает следующая выдержка, взятая из стандарта 10-А Американского нефтяного института на тампонажный цемент:
«Определение. Цемент, соответствующий настоящим техническим условиям, представляет собой продукт помола клинкера, состоящего в основном из гидравлических силикатов кальция, к которому не разрешается добавлять при помоле или после него никаких веществ, кроме соответствующих добавок для регулирования схватывания.
Добавкой, регулирующей схватывание, может быть вещество, не оказывающее вредного действия на долговечность цемента и не вызывающее падения прочности после первого дня твердения».
Тампонажные цементы делятся на два вида: 1) цементы нормального схватывания и 2) цементы замедленного схватывания. К первому виду относятся три класса цементов, охватываемых стандартом АСТМ С-150—55:
Класс А. В основном стандартный портландцемент типа I, который может применяться для тампонирования нефтяных скважин глубиной не больше 1800 м, где от него не требуется никаких специальных свойств.
Класс В. В основном стандартный портландцемент типа II, который может применяться для тампонирования нефтяных скважин глубиной не больше 1800 м в условиях умеренной сульфатной агрессии.
Класс С. В основном стандартный портландцемент типа III, который может применяться для тампонирования нефтяных скважин глубиной не больше 1800 м в тех случаях, когда требуется высокая прочность в ранние сроки твердения.
Однако, поскольку эти портландцемента применяются в необычных условиях, к ним предъявляются несколько отличные от стандартных требования в отношении физических свойств, в частности, е отношении прочности и сроков загустевания.
Тампонажные цементы медленного схватывания отличаются от обыкновенных цементов тем, что в них содержатся специальные замедлители, добавляемые, помимо гипса (или вместо гипса), при помоле или после него. Назначение этих добавок состоит в том, чтобы замедлить гидратацию цемента и таким образом удлинить сроки схватывания при тампонировании скважин глубиной от 1800 до 4800 м. В таких глубоких скважинах температура и давление на дне столь высоки, что обычный портландцементный раствор схватился бы и затвердел раньше, чем его удалось бы накачать до требуемой глубины.
Тампонажный цемент применяется в виде жидкого теста или пульпы, содержащей 40—50% воды (по весу цемента), и накачивается в скважину насосом. Время, по истечении которого тесто становится слишком густым (или вязким) и не может накачиваться насосом, называется сроком загустевания тампонажного цемента. Срок загустевания зависит от таких факторов, как вид цемента, водо-цементное отношение, давление и температура на дне скважины. Он определяется в лаборатории и характеризуется временем, необходимым для того, чтобы вязкость теста достигла 100 пуазов (или иной заданной величины) при испытании на стандартном приборе, называемом консистометром и специально сконструированном для данной цели.
Согласно стандарту 10-А Американского нефтяного института (1952 г.), тампонажные цементы замедленного схватывания делятся на три класса: D, Е и F и предназначаются для цементации нефтяных скважин глубиной соответственно 3600, 4200 и 4800 м. С дальнейшим улучшением качества замедлителей и цементов число этих классов можно будет сократить до двух и даже до одного. Вместе с тем по мере углубления скважин до 5400 и 6000 м и усложнения условий бурения может возникнуть необходимость в создании цемента нового класса.
Бурение нефтяных скважин в США началось в 1859 г. Однако-до 1907—1908 гг. тампонирование скважин не производилось. К этому периоду относится первая удачная попытка уплотнения обсадных труб портландцементным тестом для защиты нефтяных слоев от проникания воды. Эти первые опыты, хотя они и проводились с помощью весьма примитивного оборудования, подтвердили пригодность портландцемента для этих целей и открыли новую область для его применения. С момента этих опытов началось развитие специальных тампонажных цементов.
Вначале для тампонирования нефтяных скважин применялся обыкновенный портландцемент, который в те времена не имел нормированного минералогического состава и характеризовался довольно грубым помолом — до величины удельной поверхности 1200—1300 см2/г (по Вагнеру). Портландцемент грубого помола отличался медленным схватыванием, особенно при тех температурах и давлениях, которые наблюдались в сравнительно неглубоких скважинах того времени. Таким образом, пуск скважины в эксплуатацию зачастую задерживался до тех пор, пока цемент не схватывался и не приобретал необходимую прочность. Эта задержка носила название «выжидательного срока» и в наше время стала отрицательной величиной, так как при современных сложных методах бурения цемент успевает приобрести необходимую прочность еще до окончания буровых работ.
В связи с «выжидательным сроком» нефтяники видвинули требование, чтобы цемент для тампонирования скважин имел более высокую тонкость помола, а следовательно, быстрее схватывался и набирал заданную прочность. Поэтому многие тампонажные цементы в первое время представляли собой просто стандартные портландцементы, измолотые до удельной поверхности 1800— 2000 см2)г (по Вагнеру) и продававшиеся по более дорогой цене из-за дополнительных расходов на помол. Постепенно тонкость помола тампонажных цементов повышалась, и современный цемент класса С в этом отношении приближается к быстротвердею-щему портландцементу типа III.
Но углубление нефтяных скважин, сопровождающееся повышением температуры и давления, вызвало значительное ускорение гидратации цемента. В результате оказалось, что тонкомолотые тампонажные цементы схватываются слишком быстро и не успевают достигнуть нижних слоев скважины. В связи с этим наметилась тенденция к постепенному понижению тонкости помола и к введению в цемент добавок, замедляющих схватывание.
Начало применению специальных замедлителей положила фирма Халлибартон, занимавшаяся бурением глубоких нефтяных скважин. Она использовала для замедления схватывания цемента при тампонировании смесь гуммиарабика и борной кислоты, которая усиливала замедляющее действие гипса, добавляемого при помоле. С тех пор было найдено много других замедлителей, как, например, казеин, различные соединения лигнина и т. д. Однако ни один из применяемых ныне замедлителей не является эффективным на глубине 4800 м и больше.
Исходя из того, что причиной быстрого схватывания и твердения цемента, особенно в условиях повышенных температур и давлений, является присутствие трехкальциевого алюмината, Суэйзе из фирмы Лоун Стар изготовил специальный клинкер с нулевым содержанием СзА. Будучи сравнительно крупно измолот, этот клинкер дал цемент, который сохранял в течение очень долгого времени способность к накачиванию (т. е. подвижность). Безалю-минатный клинкер был получен путем введения в сырьевую смесь такого количества железа, которое связало весь глинозем в форме C4AF и частично — C2F. Безалюминатный или малоалюминат-ный цемент до сих пор производится на нескольких заводах в США и Мексике.
Хотя в стандарте предусматривается минимальная прочность для медленно схватывающегося тампонажного цемента класса Е, на практике этот показатель не играет существенной роли. Например, Фаррис показал, что минимальная прочность на растяжение должна составлять 0,56 кг/см2, а время, необходимое для получения этой прочности, в 3 раза больше того, которое требуется для придания цементному шламу вязкости в 100 паузов. Для тампо-нажного цемента достаточна такая прочность, которая предохраняет его от разрушения при удалении цементной пробки или при спуске давления в обсадной трубе.
Решающим показателем при испытании медленно схватывающихся тампонажных цементов является время загустевания. Для этого испытания созданы различные приборы: консистометр Калифорния Стандард (КС), консистометр Халлибартон и консистометр Станолинд. Первые два предназначены для определения загустевания цементной пульпы (40% воды к весу цемента) только в условиях повышенного давления. Консистометр Станолинд позволяет измерять загустевание при повышенных давлениях и температурах, что делает его более эффективным в условиях прохождения глубоких скважин.
Тампонажные цементы предназначаются для заполнения частично или полностью свободного пространства между обсадной трубой и стенками скважины, чтобы предупредить просачивание воды в нефтеносный слой и выбросы нефти и газов, защитить обсадные трубы от разъедающего действия агрессивных вод и закрепить обсадку, уменьшив тем самым напряжение на стальные трубы.
Помимо того, тампонажные цементы применяются для прекращения доступа воды в скважину, для уменьшения перемешивания газа и нефти путем закупорки трещин и пор в породе, а также для корректировки ошибок при перфорации обсадных труб на различном уровне. Они могут быть использованы и для таких целей, как заливка скважины для уменьшения ее глубины, создание защитных слоев на нижней части обсадной трубы и заделка повреждений в обсадных трубах.
СП 45.13330.2017 Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87 (с Изменениями N 1, 2)
7.1 В проектах насыпей (рабочем и производства работ), включая: насыпи подъездных путей, автомобильных и железных дорог, дамб, планировочных насыпей, внутрихозяйственных сетей и т.п., а также обратных засыпок котлованов, траншей должны быть указаны:
- размеры в плане и по высоте насыпей и обратных засыпок в целом и отдельных их участков с различными размерами по высоте (через 2-4 м), нагрузками на поверхность уплотненного грунта, видами отсыпаемых грунтов;
- требуемая степень уплотнения грунтов для однородных по виду и составу грунтов - плотность в сухом состоянии , а разнородных - коэффициент уплотнения ;
- рекомендуемые технологические схемы, типы и виды оборудования для отсыпки и уплотнения отсыпаемых грунтов;
- толщина отсыпаемых слоев грунтов для каждого вида грунтоуплотняющего оборудования и заданной степени уплотнения грунтов;
- требования по подготовке поверхности (основания) насыпи и обратной засыпки;
- рекомендации по выполнению опытного уплотнения грунтов в лабораторных и полевых условиях (приложение Г);
- требования по проведению геотехнического мониторинга.
7.2 Для выполнения насыпей и обратных засыпок, как правило, следует использовать местные крупнообломочные, песчаные, глинистые грунты, а также экологически чистые отходы промышленных производств, аналогичные по виду и составу грунтам природного происхождения, отвечающие требованиям приложения М.
При возведении насыпи на водонасыщенных органоминеральных грунтах необходимо учитывать их осадку при определении объема насыпи.
По согласованию с заказчиком и представителями проектной организации принятые в проекте грунты для выполнения насыпей и обратных засыпок при необходимости могут быть заменены.
7.3 При использовании в одной насыпи грунтов разных типов необходимо выполнять следующие требования:
- не допускается отсыпать в одном слое грунты разных типов, если это не предусмотрено проектом;
- поверхность слоев из менее дренирующих грунтов, располагаемых под слоями из более дренирующих, должна иметь уклон в пределах 0,04-0,1 от оси насыпи к краям.
7.4 Для засыпки на расстоянии менее 10 м от существующих или проектируемых неизолированных металлических либо железобетонных конструкций применение грунтов с концентрацией растворимых солей в грунтовой воде более 10% не допускается.
7.5 При использовании для насыпей и засыпок грунтов, содержащих в допускаемых приложением М пределах твердые включения, последние должны быть равномерно распределены в отсыпаемом грунте и расположены не более 0,2 м от изолированных конструкций, а мерзлые комья, кроме того, не более 1,0 м от откоса насыпи.
7.6 При укладке грунта "насухо", за исключением дорожных насыпей, уплотнение следует производить, как правило, при влажности , которая должна быть в пределах , где - оптимальная влажность, определяемая в приборе стандартного уплотнения по ГОСТ 22733. Коэффициенты и следует принимать по таблице 7.1 с последующим уточнением по результатам выполнения опытного уплотнения по приложению Г.
При применении крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем влажность на границе раскатывания и текучести определяют по мелкозернистому (менее 2 мм) заполнителю и пересчитывают на грунтовую смесь.
Читайте также: