Применение твердого холодоносителя, «сухого льда», для зонального замораживания грунтов на строительстве Лефортовского тоннеля
Строительство монтажно-щитовой камеры №1 в точке «В» Лефортовских тоннелей осуществлялось под защитой шпунтового ограждения. Вскрытие котлована под IV ярус бетонирования показало, что с правой стороны от открытого способа работ угловые шпунтины №1 и №17 имеют разрыв в замке на отметке 123.20, через который проявились активные течи воды с выносом грунта. Кроме того, выявлено расхождение шпунтин №№ 12-13 и №№17-18 с восточной стороны точки «В», начиная с отметок 126.50 и 131.50 соответственно. на всех аварийных участках был выполнен пригруз грунтом, после чего течи временно прекратились.
В связи с создавшейся ситуацией для безопасного продолжения работ было принято решение о выполнении зонального замораживания грунта с применением твердого диоксида углерода («сухого льда») с внешней стороны во всех обнаруженных местах разрыва и расхождения шпунтин. Схема расположения участков замораживания грунта представлена на рис. 1.
ОАО «ВИЗБАС» имеет достаточный опыт работ по использованию в качестве холодоносителя гранулированного «сухого льда» для искусственного замораживания в различных гидрогеологических условиях. Гранулированный «сухой лед» имеет размер гранул диаметром 10-15 мм и поставляется на объект в изотермических контейнерах. Однако ранее этот способ применялся как дополнительный в случаях, когда обычным рассольным методом не удавалось добиться сплошности ледогрунтового ограждения. Использование «сухого льда» в качестве основного и единственного холодоносителя осуществлялось впервые. Поэтому решение поставленной задачи основывалось как на накопленном ОАО «ВИЗБАС» опыте, так и на теоретических разработках по замораживанию грунтов «сухим льдом» Московского Государственного Горного Университета.
Замораживание решено было выполнять последовательно на 3-х участках разрыва и расхождения шпунтин.
Зональное замораживание грунтов на стыке угловых шпунтин № 1 и 17 (уч. 1).
Вертикальный и горизонтальный разрезы на отметке 123.2 представлены на рис.2. С целью ликвидации прорыва воды в котлован было решено создать с внешней стороны шпунтин №№ 1 и 17 ледогрунтовое ограждение. Грунты должны быть проморожены от отметки 129.00 до 119.00, то есть на глубину 10 м, длина участка замораживания в плане 4м. Так как на момент производства работ вокруг монтажной камеры уже выполнен железобетонный «воротник» шириной 4 м и глубиной 2м, бурение замораживающих колонок пришлось выполнять под углом 3°к зениту. В связи с этим, для контакта ледогрунтового ограждения со шпунтовым ограждением на наиболее опасной отметке 123.20 толщина замороженных грунтов должна составлять не менее 2,4 м.
Ледогрунтовое ограждение заданных параметров создавалось с помощью 5-ти замораживающих колонок диаметром 168 мм (рис. 3). Бурение замораживающих скважин осуществлялось вращательным способом с промывкой глинистым раствором. Применение при бурении раствора бентонитовых глин параллельно позволило уменьшить фильтрационные свойства песчаных грунтов в аварийной зоне и привело к уменьшению водопритока в котлован, что положительно сказалось на ходе процесса замораживания.