Геннадий Бадьин - Современные технологии строительства и реконструкции зданий

Рис. 4.5.Крепление дна котлована

На участке, отведенном под строительство, проводят инженерно-геологические работы с определением количества, порядка залегания толщины и свойств грунта. В случае выявления наличия среди слоев грунта геологического элемента с просадочными свойствами, в нем возводят буронабивную сваю с использованием обсадной трубы путем полного замещения грунта бетонной смесью, а в остальных геологических элементах грунтового массива возводят грунтоцементные сваи по струйной технологии. В зависимости от порядка залегания слоев грунта в геологическом разрезе происходит чередование различных этапов закрепления грунта (осуществление заходок) – по струйной технологии или возведением буронабивной сваи. Каждую следующую заходку осуществляют после того, как свая, возведенная предыдущей находкой, наберет прочность, достаточную для удержания закрепляемого при последующей заходке грунта. Буронабивные и грунтоцементные сваи возводят соосно.

Пример.Геологические изыскания грунта под площадкой, планируемой под строительство, показали наличие полости над коренным грунтом на глубине 9,6 м, высотой 0,85 м, а также слои слабого текучепластичного суглинка. Первой заходкой по закреплению грунта помещают обсадную трубу диаметром 1,3 м с опорой на коренной грунт, внутрь и на дно которой помещают шнек, в процессе подъема которого изымают проблемный грунт одновременно с полной заменой его на закачиваемую под пяту шнека бетонную смесь, на длину 1,0 м. Обсадную трубу и шнек вынимают. Через 12 ч после окончания закачивания бетонной смеси в процессе последующей второй заходки возводят соосно с буронабивной грунтоцементную сваю по однокомпонентной струйной технологии диаметром 1 м, длиной 8,6 м. Совместное затвердевание грунтоцементной и буронабивной свай позволяет повысить качество и несущую способность сваи, возводимой из закрепленного грунта, в том числе за счет дополнительно возникающих сил трения (за счет частичного взаимопроникновения грунтоцемента и бетона), а также существенно (на 80 %) сэкономить расход бетона за счет укрепления грунта по струйной технологии, вместо сооружения сплошной буронабивной сваи длиной 9,6 м.

Таким образом, предложенный способ закрепления грунта позволяет повысить степень закрепления и несущую способность грунта. Использование закрепленного по предложенному способу грунта в качестве основания, например туннеля, позволяет значительно (до 40 %) снизить расход бетона на возведение несущих конструкций вновь строящегося сооружения и сократить сроки строительства.

Рис. 4.6.Рабочая скважина, по глубине которой осуществляют глубинное компенсационное уплотнение грунта в пределах границ вновь обнаруженных зон аномально легко уплотняющегося грунта:

1 – подземная часть охраняемого здания (существующего) здания (сооружения);

2 – конструкция ограждения проектируемого подземного объекта: котлована (стена в грунте, буросекущиеся сваи, бурокасательные сваи, дискретно установленные сваи), обделки тоннеля;

3 – пластичный твердеющий материал;

4 – устье скважины;

5 – дно проектируемого котлована;

6 – граница расчетной (или фактической установленной по результатам мониторинга за перемещением контрольных марок) деформации конструкции 2 ограждения котлована;

7 – элемент крепления конструкции ограждения котлована (показана распорка, но может быть грунтовый анкер, подкос и т. п.);

8 – рабочая скважина

Целью является повышение надежности, качества и технологичности создания противодеформационного барьера, снижение трудоемкости работ по обеспечению сохранности зданий, расположенных в зоне влияния работ по устройству глубокого котлована, при минимальном расходе ресурсов и максимально возможном использовании свойств массива грунта. Поставленную задачу решает способ глубинного компенсационного уплотнения грунта при строительстве подземного объекта (рис. 4.6) путем компенсационного уплотнения грунта со стороны охраняемого сооружения, отличающийся тем, что у строящегося подземного объекта со стороны охраняемого сооружения по глубине массива грунта выявляют зоны легкоуплотняемого грунта, в которые подают твердеющий материал под гидростатическим давлением и последовательно (поочередно) в каждой выявленной зоне по глубине массива осуществляют глубинное компенсационное уплотнение грунта дискретными динамическими импульсами до достижения отказа уплотнения грунта, добавляя по мере необходимости твердеющий материал.

Рис. 4.7.Закрепление водонасыщенных грунтов с одновременной подачей виброшаблона и наполнителя в полость ( а ), подача инъектора и инъектирование через материал формирующейся цементо-грунтовой сваи ( б ): 1 – переувлажненный глинистый грунт; 2 – шаблон; 3 – вибратор; 4 – вертикальная или наклонная полость; 5 – песчано-цементная смесь; 6 – формируемая свая; 7 – слабые просадочные грунты; 8 – инъектор; 9 – твердеющий раствор; 10 – контакт

Технология закрепления переувлажненных глинистых и просадочных грунтов (рис. 4.7) включает выполнение в переувлажненных грунтах вертикальной или наклонной полости и формирование в ней сваи путем заполнения этой полости несвязным наполнителем с последующим его втрамбовыванием и уплотнением. Полость выполняют вибропогружением шаблона, в качестве заполнителя в полость вносят водопоглощающий субстрат в виде песчано-цементной смеси, который отверждают водой, содержащейся в переувлажненном грунте. Диаметр сваи и ее несущую способность регулируют временем вибротрамбования и объемом втрамбованного субстрата. Ниже подошвы формирующейся сваи через материал этой сваи с помощью вибратора забивают инъектор на проектную глубину и, поднимая инъектор с теряемым наконечником, одновременно нагнетают твердеющий раствор. Выполнение всех операций по инъектированию осуществляют в течение 3–4 часов, что составляет 50–70 % от времени окончания гидратации цемента, при котором идет процесс кристаллизации. Технический результат состоит в повышении технологичности, обеспечении закрепления слабых просадочных грунтов, лежащих ниже подошвы сооружаемой сваи, сокращении материалоемкости.