4.1. Назначение противофильтрационных устройств
4.1.1. В качестве противофильтрационных устройств в подземных сооружениях в основном применяют цементацию грунтов и гидроизоляцию обделок.
4.1.2. Противофильтрационная цементация грунтов или гидроизоляция обделок применяется для:
- снижения давления подземных вод на обделки сооружений,
- уменьшения потерь воды из водохранилища при фильтрации в подземные сооружения,
- уменьшения притока подземных вод к сооружениям,
- снижения фильтрационных утечек из напорных туннелей и шахт,
- уменьшения размеров дренажных устройств в случае расположения дренируемого сооружения в водообильных грунтах,
- устранения сосредоточенных фильтрационных токов и удлинения путей фильтрации,
- защиты обделок от воздействия агрессивных подземных вод,
- снижения фильтрационной анизотропии грунта,
- предохранения грунта от химической и механической суффозий, которые могут наблюдаться при наличии в грунтах водорастворимых минералов (гипс, ангидрид, каменная соль и др.) или при наличии грунтов, поддающихся размоканию (известняки, аргиллиты, глинистые сланцы и др.),
- повышения долговечности напорных сооружений благодаря снижению пьезометрических градиентов напора фильтрации через их обделки.
4.2. Классификация противофильтрационных устройств
4.2.1. По воздействию на фильтрационный поток, местоположению относительно защищаемого сооружения и компоновочно-конструктивным признакам противофильтрационные устройства в подземных сооружениях подразделяются на следующие виды: противофильтрационные завесы, противофильтрационное инъектирование грунтов за обделками, стальная облицовка обделок и гидроизоляционные их покрытия.
4.2.2. По конструктивно-технологическим признакам противофильтрационные устройства подразделяются на виды: коррозионно-стойкие обделки; лакокрасочные покрытия, оклеечная изоляция из листовых и пленочных материалов; облицовка изделиями из стали, керамики, стекла и каменного литья; штукатурные покрытия на основе цементных, полимерных вяжущих, жидкого стекла и битума; уплотняющая пропитка химически стойкими материалами; инъекция (тампонаж) растворов в обделку и в контакт с грунтом.
4.3. Противофильтрационные завесы
4.3.1. Противофильтрационные завесы снижают депрессионную поверхность фильтрационного потока в районе защищаемого сооружения и устраиваются, как правило, в виде цементационных завес совершенного или несовершенного типа.
Завесы располагаются, как правило, поперек пути фильтрационного потока или вокруг защищаемого сооружения. С помощью совершенной противофильтрационной завесы, расположенной вокруг защищаемого сооружения, практически полностью преграждаются пути движения грунтовых вод к сооружению. Наибольшая эффективность работы противофильтрационных завес по снижению депрессионной поверхности около подземных сооружений получается при совместном их действии с дренажами.
Дренажи в этом случае располагаются у защищаемого сооружения или между сооружением и завесой. Расстояние от дренажа (дренажных скважин) до противофильтрационной завесы принимается равным не менее 2-3 шагов инъекционных скважин или не менее 4 м.
4.3.2. В некоторых случаях противофильтрационные завесы выполняются в виде экранов (дискообразных или конусообразных воротников) вокруг туннелей и шахт. Они располагаются в местах, обеспечивающих максимальное пересечение сосредоточенных путей фильтрации. При слоистом грунте экраны располагаются перпендикулярно к плоскостям слоев пород.
При противофильтрационных завесах в виде экранов дренажи располагаются возможно ближе к защищаемым сооружениям.
4.3.3. Завесы выполняются путем нагнетания в пробуриваемые скважины под давлением цементных, цементно-глинистых, глино-цементных, цементно-силикатных, глино-силикатных, алюмосиликатных и других растворов. В скальных грунтах чаще применяются цементные и глиноцементные растворы различного состава, в аллювиальных и песчаных грунтах - любые из перечисленных, в зависимости от размеров и количества их пор, обусловленных гранулометрическим составом грунта, пористостью и слоистостью. Растворы должны проникать в поры грунта, что зависит от крупности частиц связующего материала.
4.3.4. Завесы бывают однорядные и многорядные. В скальных грунтах число рядов обычно бывает до 2-х, в аллювиальных - более десятка.
4.3.5. В подземных сооружениях, снабженных системой дренажа, скважины для цементации (если последняя выполняется после устройства дренажа) располагаются с расчетом исключения в процессе цементации забивки дренажа. Иначе предусматриваются вспомогательные защитные элементы, предотвращающие забивку дренажа цементом. Кроме того, рекомендуется в процессе цементации по возможности промывать дренаж. Цементация после устройства дренажа может производиться при особом обосновании.
4.3.6. Работы по противофильтрационной цементации выполняются до постановки сооружения под напор.
Давление нагнетания при выполнении противофильтрационной цементации назначается с превышением пьезометрических напоров подземных вод.
4.4. Укрепительное инъектирование грунтов