Плывуны — это насыщенные водой грунты, при вскрытии приобретающие свойства вязкой жидкости.

Главная / Плывуны — это насыщенные водой грунты, при вскрытии приобретающие свойства вязкой жидкости.

Они представляют собой большую опасность при выполнении строительных работ. Если плывуны вскрываются подземными выработками, то они сравнительно быстро заполняют её, а вышележащие массы начинают сдвигаться и тоже приходят в движение. В Ленинграде в 1974 г. при строительстве метро проходили подземную выработку в плывунах на глубине примерно 80 м после их замораживания. Однако на одном участке эти пески оказались не промороженными и образовался прорыв. Тысячи кубических метров плывунных грунтов быстро заполнили часть готовой выработки, а па поверхности произошло оседание пород с образованием мульды.

При строительстве Северо-Муйского тоннеля протяженностью 15,3 км было вскрыто несколько десятков разломов, заполненных дезинтегрированным до песка и глины грунтом. Обильно водонасыщенные грунты при вскрытии переходили в плывунное состояние. Наиболее опасными по стабильности перехода в плывунное состояние являлись нарушения, заполненные водопасыщенным грунтом песчано-глинистого состава с содержанием глинистых частиц 3-12% и более. Так, например в 1979 г. выброс плывуна в тоннеле составил 12000 за 10 минут. Вынос водонасыщенного песка повлек за собою человеческие жертвы. В 1986 г. выброс плывуна из разломов превысил 8000 . В 1987 г. во время ведения буро-взрывных работ про­изошел выброс плывуна. В результате на 100 м от забоя была разброшена буровая установка и породопогрузочная машина массой 27 т.

Установлено, что плывуны — это слабые, неустойчивые породы, требующие специальных методов ведения строительных работ и специальных мероприятий по обеспечению устойчивости сооружений.

В плывунное состояние могут переходить пески, супеси, лессы, суглинки, озерные илы, глины.

Таким образом, плывуны — это не какой-либо определенный тип горной породы, а особое состояние породы.

На практике чаще всего приходится иметь дело с плывунными песками и особенно с песками, содержащими некоторое количество коллоидных частиц. При всем многообразии гранулометрического состава плывунов для всех типов плывунных унтов характерно одно общее качество — частицы этих грунтов в силу различных причин при вскрытии горными выработ-1ми оказываются разделенными прослойками свободной воды, то обусловливает или полное исчезновение структурных связей, или уменьшение их настолько, что они не в состоянии противостоять тем напряжениям, которые приводят плывуны в движение.

Плывуны очень осложняют процесс проходки горных выработок и строительство сооружений. При проходке котлованов происходит обрушение их стенок, разжижение грунтов при сотрясении, выполаживание откосов, заплывание котлована грунтом. Так, например, при строительстве Химкинский плотины произошло оплывание супесей в котловане с образованием угла .Оплывание произошло в результате сотрясения от бетономешалки.

Значительные затруднения возникают и при вскрытии плывунов буровыми скважинами. В этом случае в обсадных трубах образуются «пробки» вследствие того, что плывуны из забоя нажины устремляются вверх по обсадной трубе, обволакивают буровой снаряд и происходит его «прихват».

Давление плывунов часто вызывает искривление стволов шахт, разрушает крепление подземных горных выработок.

Проявление плывунности грунтов может привести к деформации и даже разрушению сооружения. Примером может по служить строительство на Ленинских горах в Москве стометрового лыжного трамплина. Когда трамплин был уже построй строители приступили к срезке грунта в нижней части склона, которому нужно было придать кривизну, обеспечивающую безопасное приземление лыжников. Подрезкой были вскрыты плывунные грунты, устремившиеся в выемку так быстро, что рабочие не успели вывести из нее экскаватор.

Переход грунтов в плывунное состояние возможен при одновременном сочетании следующих четырех факторов:

— благоприятные условия залегания пород;

— наличие разностей напоров подземных вод;

— определенный состав пород;

— определенное состояние рыхлых пород.

Под благоприятными условиями залегания следует понимать обнаженность пород, вскрытых горными выработками, буровыми скважинами или какими-нибудь естественными процессам например, размывом. Если плывуны залегают глубоко и не вскрываются, то плывунность пород не проявляется. Очень часто при строительстве, опасаясь осложнений, сооружения проектируют таким образом, чтобы не вскрывать породы, которые могут перейти в плывунное состояние.

Наличие разности напоров подземных вод также может служить причиной перехода грунтов в плывунное состояние. Разность напоров во многих случаях зависит от геологического строения и геоморфологических условий местности. Следует также иметь в виду, что естественные гидрогеологические условия могут быть изменены в процессе строительства, и тогда устойчивые горные породы могут перейти в плывунное состояние. Так, например, при откачке воды из котлованов может возникнуть разность напоров, что может привести к переходу грунтов в плывунное состояние.

Классификация плывунов

Перечисленные грунты могут перейти в плывунное состояние при наличии избыточного увлажнения их. Анализ причин, которые вызывают переход грунтов в плывунное состояние, позволили А.Ф. Лебедеву подразделить плывуны на истинные ложные.

Истинные плывуны

Истинные плывуны. Группу истинных плывунов составляют рыхлые горные породы — глинистые пески, супеси, суглинки, глины. Они переходят в плывунное состояние не только под воздействием гидродинамического давления, но, главным образом, из-за наличия в их составе минеральных и органических коллоидов. Коллоиды присутствуют в форме коллоидно-дисперсных минералов типа глауконита и монтмориллонита, а также виде гидроокиси Al, Fe и органических соединений. Все они придают частицам плывунов подвижность и, включая большое количество воды, способствуют растяжению структурной сетки.

Это, в свою очередь, обусловливает уменьшение механическое сцепления между частицами. Вода, присутствующая в плывунных грунтах, находится в связанном состоянии, что затрудняет ее удаление.

Истинные плывуны обладают следующими особенностями:

1.Пористость 36-58%, коэффициент пористости 0,67-1,39.

2.Наличие органических и минеральных коллоидов.

3.Наличие частиц размером менее 5 мкм в количестве не менее 3%.

4.Величина максимальной молекулярной влагоемкости превышает 3%.

5.Присутствие коллоидов в составе истинных плывунов обусловливают слабую фильтрационную способность их. Коэффициент фильтрации для истинных плывунов не превышает см/с (0,9-9 см/сут). Чрезвычайно слабая водопроницаемость их и большая водоудерживающая способность исключает возможность осушения плывунов обычными способами.

6.Истинные плывуны обладают очень низким сопротивлением сдвигу. Предельное сдвигающее напряжение не превышает 0,005 МПа.

7.Влажность истинных плывунов близка к пределу текучести.

8.Угол естественного откоса изменяется от (3-4)° до (8-9)°.

9.Плотность истинных плывунов составляет 1,8-2,2 г/см3.

10.Истинные плывуны своеобразно ведут себя при забивке в них свай. При частых ударах небольшой силы плывун приходит в движение и свая легко погружается в грунт. После окончания забивки происходит остановка подвижек и свая приобре­ла большую несущую способность.

11.Кусочек плывуна, извлеченный из котлована, имеет вид слабовлажного грунта, вода из него не выступает, но если по нему похлопать ладонью, он расплывается и растекающиеся края, каплями падают с руки.

12.При высыхании истинные плывуны сильно цементируются вследствие склеивающего действия коллоидов.

Внешне истинные плывуны обнаруживаются по следующий характерным признакам:

— При взмучивании в дистиллированной воде истинный плывун образует суспензию, которая не осаждается в течение ряда месяцев.

— В истинных плывунах благодаря наличию коллоидных частиц вода в котлованах обычно мутная.

Ложные плывуны

Ложные или псевдоплывуны представляют собой преимущественно среднезернистые или тонкозернистые пески. Переход их в плывунное состояние происходит под влиянием гидродинамического давления потока подземных вод т.е. в результате наличия гидравлического градиента, возникающего при вскрытии выемки, котлована, траншеи, который, взвешивая частицы грунтов, устраняет трение между ними.

1.При взмучивании в дистиллированной воде ложный плывун образует суспензию, которая осветляется в десяти сантиметровом слое в течение 2-3 дней;

  1. В котлованах, вскрывающих ложные плывуны, вода прозрачная или слабо мутная, быстро светлеющая;
  2. Ложные плывуны сравнительно хорошо отдают воду, и при естественном или искусственном снижении гидравлического (напорного) градиента они легко переходят в устойчивое состояние.

Что делать, если в скважине плывун?

Под плывуном понимается слой грунта, насыщенного влагой. При активном влиянии неблагоприятных факторов пласт деформируется, становится менее густым и в итоге проваливается в гидротехническое сооружение. Что делать если в скважине плывун и как избежать негативных последствий?

Плывун в колодце: хорошо это или плохо?

В структуру плывуна включены мелкие частицы песка, глины и почвы, при смешивании с водой превращающиеся в вязкую густоватую смесь. После чего она расползается и забивает гидротехническое сооружение. Такой слой залегает в почве на глубине от одного до 20 м.

Что такое плывун в скважине и к чему он приводит? В ходе бурения вся затрубная область шахты заполняется плывуном. Почва расплывается, и буровая установка с трудом справляется со своей задачей, при этом велика вероятность лишиться буровой колонны.

Воздействие плывуна на шахту скважины

Плывун может быть статичным или перемещаться под напором воды, однородным либо неоднородным, с крупными частицами и мелкозернистым, его структура может состоять из обломков твердых пород, содержать уплотненные массы песка. Массивные слои, приходящие в движение под воздействием воды, преодолеть очень трудно, но возможно. Что делать для этого? Потребуется отливная техника с высокой производительностью и значительные финансовые затраты.

Истинный плывун самый опасный – градиент насыщенности у него максимальный. При замерзании такой грунт вспучивается и даже малое давление жидкости заставляет слой двигаться. Водоотдача от такой скважины не превышает 0,5 куб. метра в сутки. Источник такой мощности не способен снабдить водой в достаточном объеме даже небольшой дачный участок.

Однако благодаря ложному плывуну есть возможность бесперебойно снабжать водой частные хозяйства. Вода в гидротехническом сооружении на ложном плывуне способна подняться на уровень от 0,5 до 1,5 м.

Признаки плывуна и способы устранения

Первым признаком является проявление и нескончаемый поток водно-песчаной суспензии в скважине. Во избежание проблем с добычей воды можно предпринять следующие действия:

  • прохождение слоя до последующего водоносного пласта;
  • укрепление стенок ствола прочно скрепленными между собой кольцами из железобетона;
  • устройство водозабора в слое размягченного грунта.

Недостатки обустройства колодцев на плывуне:

  • изменение положения гидротехнической конструкции;
  • частые засыхания;
  • регулярное попадание нечистот в воду.

Не стоит устанавливать на плывуне донное фильтрационное устройство по причине того, что оно впоследствии будет разломано, перемешано и поглощено грязевой массой.

Способы прохождения плывунов

Как пройти плывун при бурении скважины вручную? Можно попробовать применить один из нескольких достаточно эффективных методов.

Шпунтованная доска

Данный вариант эффективен при неглубоком водоносном горизонте. Пройти плывун поможет высушенная обрезная доска толщиной в 50 мм и длиной 2 м. Один ее конец заостряется. Определенное число брусьев должно быть скреплено между собой в форму единого щита таким образом, чтобы паз находился с одной стороны, а гребень — с противоположной.

Доска, забитая вглубь до 400 см по окружности шахты, содействует ускорению бурения. Затем земля в скважине удаляется до заостренного в нижней части шпунта. Далее шпунт вбивают еще глубже и продолжают проходку. Такие действия следует повторять до полного прохождения плывуна.

В колодце на дне устанавливается полутораметровая деревянная коробка. В ней обязательно следует проделать небольшие отверстия для поступления грунтовых вод. Днище конструкции должно быть заполнено двумя слоями: 30 см некрупного щебня и 20 см песка. Такое очистительное устройство не допустит проникновения в гидротехническую конструкцию ила и масс песка, сохранит воду чистой.

Коробчатая конструкция из дерева

Такой способ защиты от плывуна будет эффективен в тех случаях, когда грязевой поток не поступает под большим напором.

Параллельная обсадка

Обсадная труба опускается вместе с осуществляющим бурение аппаратом следом за буровым долотом. По завершении процесса для вытаскивания обсадной колонны применяется специальный бурильный станок складного типа.

Прохождение «кондуктором»

Под «кондуктором» понимается обсадная металлическая труба, защищающая стенки от влияния плывущей породы, внутрь которой встроено долото. Для прохождения плывуна необходимо изъять бур и поместить в шахту «кондуктор». Дальнейшие действия выполняются буровым долотом.

Шахта с кондукторами

Применение бетонита

Бетонит – особая глинистая субстанция, способная заблокировать плывун. Глинистая масса при взаимодействии с водой превышает свой изначальный объем до 16 раз. В итоге образуется отличный гидроизоляционный состав. Важно своевременно уловить плывун и вовремя засыпать бетонит, тогда скважина будет устроена без каких-либо проблем.

При прохождении плывуна не следует торопиться. В противном случае может обрушиться порода, причем с высокой скоростью. Велика вероятность не только потери бурового инструмента, но и полного заваливания колонны.

Другие методы

Как пройти плывун? При обнаружении плывуна можно попробовать ударно-канатный метод бурения скважины на воду. Ударный стакан устанавливается во внутреннюю часть обсадной трубы. В этом же месте и выполняется бурение. Проблема герметизации днища обсадной трубы решается изготовлением и установкой заглушки. Для этого необходимо взять мешочек из ткани, по размеру равный диаметру колонны, наполнить его песочно-цементной смесью в соотношении 1:1. Заполненный мешок положить на дно и оставить на 72 часа до полного застывания цемента.

Абиссинский колодец получается путем забивания дюймовой металлической трубы так называемой «бабой». Таким образом, получается скважина глубиной от 10 до 20 м. В подобной шахте практически невозможно разместить глубинный насос. Поднимать грунтовые воды придется вручную либо поверхностным гидравлическим аппаратом.

Проблемы при выполнении бурения

При выполнении бурения скважины на плывуне велика вероятность столкнуться со следующими проблемами:

  • Неподходящий водоносный пласт или неверно подобранное место. Неверный выбор обуславливается отсутствием знаний о местности. Например, при выходе воды начинается откачивание жидкости. Через некоторое время поток воды иссякает. Причина заключается в слабо наполненном водоносном пласте либо сезонном наполнении. В таком случае следует пробурить другую шахту либо выполнить проходку еще глубже.
  • Перебур. Водоносный слой пробуравлен глубже положенного ввиду того, что его изначально признали недостаточным. Однако проблемы с шахтой в будущем неизбежны. В данном случае рекомендуется перекрытие водоносного слоя и ликвидация верхних границ при помощи вспомогательной обсадной трубы. Промежуток между труб следует в обязательном порядке заполнить цементом в целях профилактики перетоков. После чего можно приступать к бурению шахты круглого сечения требуемой глубины;
  • Недобур. В качестве водоноса ошибочно принимается сезонный пласт грунта. В этой ситуации необходимо установить в обсадной трубе аппарат с фильтрационной конструкцией меньшего диаметра и войти в грунт на требуемую глубину;
  • Ошибочный выбор и неправильная установка фильтрационного аппарата. Данная проблема обуславливает систематическое загрязнение воды, выход из строя насосов и засорение скважины. В целях недопущения подобных действий следует незадолго до начала работ уточнять габариты и характеристики фильтра. Лучше всего сделать индивидуальный заказ. Такой шаг поможет избежать всевозможных проблемных ситуаций. Устанавливать фильтр следует прочно и ровно;
  • Неполная герметизация обсадной колонны. Это случается, если металлическая труба скручена, что недопустимо. Части металлической конструкции следует сваривать.

Организовывать бурение скважины лучше всего в осенне-зимний период в связи с тем, что земля еще не успела промерзнуть и уровень грунтовых вод невысокий.

Что такое плывун в колодце?

Многие наши клиенты спрашивают, что такое плывун? Некоторые думают, что их обманывают и пугают возможными разрушениями, что оставшиеся в колодце после чистки 8 куб.м. песка, не что иное, как наше не до конца выполненное обязательство. Но давайте разберемся. Плывун – это насыщенный водой грунт, как правило, это — песчаные или супесчаные почвы, способные растекаться и разжижаться.

Плывуны бывают истинные и ложные. Истинные плывуны состоят из супесей и пылеватых песков, насыщенных водой, содержат так же глинистые и коллоидные смеси, с размером частиц менее 0,001 мм. Они играют роль смазывающего вещества между крупными частицами грунта, имеют гидрофильные свойства и слабо отдают воду. Истинный плывун при промерзании подвержен сильному пучению, при высыхании приобретает связность, пластичность, в его образовании большую роль играют микроорганизмы. Природа плывунов на сегодняшний день неизвестна. Некоторые ученые высказывали предположения, что причиной появления плывунов являются утечки нечистот из канализационных систем. Но против подобного заявления свидетельствует тот факт, что плывуны встречаются в местах, где нет следов человеческой жизнедеятельности. Ложный плывун – это мелкопористый песок, насыщенный водой. Так как пласт находится на глубине, вода в плывуне испытывает давление больше атмосферного. При вскрытии пласта вода под давлением попадает в шахту и выносит с собой песок. Различным может быть давление и мощность плывуна, что сильно влияет на проведение каких-либо работ. При имеющихся на сегодняшний день технологиях и накопленном опыте, есть возможность пройти слабо мощные плывуны одним или двумя колодезными кольцами. Более мощные плывуны представляют угрозу не только для колодцев, но и для работников. Метростроевцы периодически сталкиваются с таким серьезным противником как плывун. Даже имея передовые технологии, солидные финансовые возможности и огромные ресурсы не всегда удается справиться с поставленными задачами. Борьба с этим природным явлением длится десятилетиями. Плывун заливают специальными буровыми растворами, иногда используют жидкий азот, но рано или поздно плывун все равно о себе напоминает.

В Московской области большая часть колодцев стоит на плывунах, многие из них очень удачные, так как водопроток в таких пластах хороший, лучше, чем в глинистых. Вполне возможно установить автономное, домашнее водоснабжение при небольшом потреблении. Минусом колодца на плывуне является поднимание дна, заплывание песком, маленький дебет. Такой колодец более подвержен сезонным колебаниям, чем колодец, расположенный на глине. Его приходится чаще ремонтировать и чистить. На дно рекомендуется укладывать деревянный щит, а сверху засыпать галькой, создавая тем самым сопротивление к движению дна. Нередки случаи, когда после копки набирается 3 кольца воды, а через год 2,5 кольца песка и только 0,5 кольца воды. Щит из древесины в данном случае выполняет армирующую функцию. Не рекомендуется так же откачивать воду полностью, необходимо оставлять минимум 50 см водяного столба, дабы сохранить динамическое равновесие в системе. Возвращаясь к началу статьи, хочется отметить, что при чистке колодцев, расположенных на плывунах, не стоит требовать от работников изъятия песка в том объеме, который требуется хозяину для строительства, есть возможное для удаления количество. При чрезмерном изъятии песка, шахта разрывается, образуя огромные пространства между колец, возможна просадка всей шахты, а так же горизонтальное смещение колец, образование провалов на поверхности радиусом до 5-6 м от колодца, в данном случае могут пострадать и соседние постройки. Довольно частый случай: В нашу компанию обращается человек с просьбой о помощи. Накануне, для чистки колодца он нанял работников из ближнего зарубежья, без определенных навыков. Они старательно удалили весь песок со дна, а на следующий день песка в колодце стало в два раза больше. И никто не знал, что с этим делать. Везению этих старателей можно только позавидовать не всем так везет. При работе с плывунами необходимо быть предельно осторожными, соблюдать все меры безопасности, выполнять все технологические требования в сочетании с опытом, которым обладают только профессионалы.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...