Моргунов Константин Петрович - кандидат технических наук, доцент
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Morgunov, Konstantin P. - PhD, associate professor
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Выполнен анализ результатов работ по укреплению грунтов основания камеры шлюза № 5 Волго-Донского судоходного канала, проведенных в 2016–2017 гг. Отмечается, что необходимость проведения работ по укреплению грунтов была вызвана увеличением интенсивности осадок центральных секций камеры шлюза, начавшейся в 2005 г. Для стабилизации положения камеры реализована технология двухкомпонентной струйной цементации, предполагающая формирование в грунтах основания камеры шлюза нескольких продольных грунтоцементных стен, которые могут передать нагрузку от веса камеры на более твердые глинистые грунты водоупорного слоя. Однако в результате выполненных работ интенсивность осадок увеличилась. В результате проведенных инженерно-геологических, гидрологических и геофизических исследований, выполненных в 2018–2020 гг., было зафиксировано отсутствие в грунтах основания камеры сформировавшихся грунтоцементных элементов. Анализ характеристик проб грунтов, отобранных из основания камеры, показал, что слой грунтов толщиной 10–12 м сложен из лёссовых пород, ниже которых залегают глинистые водоупорные породы. В грунтах основания шлюза изначально имелось несколько напорных и безнапорных водоносных горизонтов, а создание гидроузла и формирование перепада уровней между верхним и нижним бьефами обусловило наличие в основании камеры фильтрационного потока со значительным градиентом напора. Анализ свойств и структуры лёссовых грунтов показал их предрасположенность при увеличении водосодержания к просадкам, переходу в плывунное состояние и разжижению. В условиях слабых водонасыщенных лёссовых грунтов подача в них цементной смеси под значительным давлением не привела к формированию грунтоцементных элементов. Таким образом, в соответствии с действующими нормативными документами, техническое состояние шлюза определяется как предаварийное, а уровень безопасности — как неудовлетворительный. Выполнена оценка способов уменьшения интенсивности осадок камеры: прорезка лёссовой толщи сваями, физико-химическое укрепление грунтов и водозащита массива в основании камеры.
The results of work to strengthen the soil foundation of the chamber of lock № 5 of the Volga-Don Shipping Canal, carried out in 2016–2017, are analyzed. The need to carry out work to strengthen the soil was caused by an increase in the intensity of sedimentation of the central sections of the lock chamber, which began in 2005. To stabilize the chamber position, the technology of two-component jet grouting is implemented. This technology assumes the formation of several longitudinal soil-cement walls in the soils of the lock chamber base, which would transfer the load from the weight of the chamber to the harder clay soils of the water-resistant layer. However, as a result of the work performed, the precipitation intensity has increased. Engineering-geological, hydrological and geophysical studies conducted in 2018–2020 recorded the absence of formed soil-cement elements in the soils of the chamber base. An analysis of the soil samples characteristics taken from the chamber base has showed that a layer of soils of 10–12 m thickness is composed of loess rocks, below which water-resistant clayey rocks lie. Initially, there were several confined and non-confined aquifers in the soils of the lock base, and the creation of a hydroelectric complex and the formation of a level difference between the upper and lower pools led to the formation of a filtration flow with a significant pressure gradient at the base of the chamber. An analysis of the properties and structure of loess soils has showed their predisposition to subsidence, transition to a floating state and liquefaction with an increase in water content. Under the conditions of weak water-saturated loess soils, the supply of a cement mixture into them under significant pressure did not lead to the formation of soil-cement elements. Thus, in accordance with the current regulatory documents, the technical condition of the gateway is defined as pre-emergency, and the security level is defined as unsatisfactory. Methods for reducing the intensity of the chamber sedimentation such as cutting through the loess layer with piles, physical and chemical strengthening of soils and water protection of the massif at the base of the chamber are considered and evaluated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.