Усиление оснований и фундаментов в сложных условиях

БУД1ВНИЦТВО, РЕКОНСТРУКЦ1Я ТА ЕКСПЛУАТАЦ1Я КОНСТРУКЦ1Й I СПОРУД ЗАЛ1ЗНИЧНОГО

ТРАНСПОРТУ

УДК 624.131:154

Дружко Е.Б., д.т.н.

УСИЛЕНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ

Проблема строительства зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях с каждым годом приобретает все большую актуальность, поскольку территорий с "хорошими" условиями становится все меньше. При этом с точки зрения распространенности различных грунтовых условий на территории Украины, особого внимания заслуживает строительство на просадочных грунтах.

Авторами выполнены научно-технические разработки по выбору эффективных мер защиты для ряда объектов, строящихся на просадочных грунтах. Так обследование состояния построенных сооружений поверхностного комплекса шахты "Алмазная" ПО Добропольеуголь (здания котельной, угольного склада, подъемной машины, вентилятора) показало, что они находятся в неудовлетворительном состоянии, поскольку принятые в проекте и реализованные при строительстве фундаменты неглубокого заложения на грунтовых подушках не могут устранить просадку от

собственного веса грунта в нижней зоне просадочной толщи (грунты IIго типа просадочности), которая может произойти как от замачивания сверху, так и при подъеме уровня грунтовых вод.

В соответствии с действующими нормативными документами [1] нормальное эксплуатационное состояние зданий и сооружений на грунтах IIго типа по просадочности может быть обеспечено применением следующих мер защиты:

- предварительное устранение просадочных свойств грунтов в пределах всей строительной площадки (предварительное замачивание, метод Литвинова);

- прорезка всей просадочной толщи свайными фундаментами или фундаментами глубокого заложения и передача всей нагрузки и сил отрицательного трения на подстилающие непросадочные грунты;

- закрепление всей просадочной толщи грунтов и устранение в ней просадочных свойств с помощью силикатизации, смолизации;

- применение комплекса защитных мероприятий, включающих частичное устранение просадки, конструктивные меры и водозащитные мероприятия.

В сложившейся ситуации, исключающей возможность применения предварительного устранения просадочности грунтов в пределах строительной площадки и накладывающей ряд технологических ограничений на выбор мер защиты (наличие возведенных фундаментов и надземных конструкций), осуществимы два варианта технических решений, предотвращающих дальнейшее воздействие на здания и сооружения ожидаемой просадки грунтов.

Первый вариант предполагает замену существующих фундаментов неглубокого заложения на свайные кусты из буронабивных свай прорезающих толщу просадочных грунтов и опирающихся на непросадочные суглинки (ИГЭ-4). При этом существующие фундаменты конструктивно включаются в ростверк свайного фундамента.

Второй вариант заключается в закреплении грунтов толщи с помощью силикатизации или смолизации, в результате чего существующие фундаменты будут опираться на своего рода столбы из закрепленного грунта, передающего нагрузку от сооружения и силы негативного трения (от проседающей незакрепленной части массива) на непросадочные суглинки. Конструктивные решения по ремонту и

усилению надземных конструкций для обоих вариантов будут одинаковыми.

Анализ указанных выше вариантов и их технико-экономическое сравнение показали, что вариант закрепления просадочной толщи инъектированием в нее скрепляющих растворов технологически более сложен, чем вариант свайных фундаментов и по сравнению с последним имеет следующие недостатки: необходимость проведения дополнительных инженерно-геологических изысканий для назначения режима нагнетания; необходимость предварительного проведения опытного закрепления грунтов для отработки режима нагнетания и определения просадочных и деформационных характеристик закрепленных грунтов; сложности, связанные с производством инъекционных работ в зимних условиях; дефицитность и дороговизна компонентов скрепляющих растворов по сравнению с цементом; необходимость постоянного контроля за процессом нагнетания и качеством закрепления массива; стоимость (по укрупненным расценкам) варианта с закреплением грунтов на 15% выше, чем варианта с буронабивными сваями.

Исходя из вышеизложенного, для обеспечения нормального эксплуатационного состояния построенных объектов было предложено следующее решение. С целью предотвращения воздействия на надземные конструкции возможных просадок грунтов рекомендовано заменить существующие фундаменты свайными, конструктивно включив первые в ростверк. Буронабивные сваи устраивать в скважинах диаметром 500 мм и длиной, обеспечивающей прорезку всей толщи просадочных грунтов и опирание нижнего конца на непросадочные суглинки (ИГЭ-IV). Поскольку вертикальная нагрузка от колонн будет передаваться на ростверк с большим эксцентриситетом, то для восприятия возникающего момента в свайном кусте предусмотрены сваи, работающие на выдергивание.

Предлагаемое техническое решение предполагает бурение скважин различной длины в стесненных условиях, что не позволяет использовать для этих целей традиционные крупногабаритные установки [2]. В связи с этим для устройства буронабивных свай в стесненных условиях была предложена мобильная блочная установка МББУ (см. таблицу 1).

Таблица 1 - Технические характеристики установки МББУ

№№ п/п Технические характеристики Величина

1 Габаритные размеры, мм высота 2000

ширина длина 750 1750

2 Масса установки, кг одного блока, не более 70

в сборе 460

3 Глубина бурения, м

шнеками диаметром 230 мм 10-15

шнеками диаметром 180 мм до 25

шнеками диаметром 100 мм до 50

алмазными и твердоплавными коронками (43 мм) до 50

пневмоударниками (63 мм) до 30

4 Угол наклона к вертикали, град 0-45, 90

5 Ход подачи, мм 1400

6 Частота вращения, об/мин 0-700

7 Скорость подачи при бурении, м/с 0,06-0,1

В 2005 г. установка МББУ была использована при усилении с помощью буронабивных свай основания и фундамента, пришедших в непригодное для эксплуатации состояние, вентилярной установки ВЦД-47У шахты "Краснолиманская". Выбор этой установки был обусловлен необходимостью ее размещения внутри здания вентилятора и его ограниченными пространственными размерами. Опыт бурения 100 скважин диаметром 240 мм, длиной 11,5 м и несущей способностью 1897 кН показал, что установка МББУ удобна в эксплуатации и обладает следующими технологическими достоинствами:

- перенос и управление установкой осуществляется двумя рабочими;

- перемещение отдельных блоков или всей установки может производиться с помощью катушки самоперетаскивателя, устанавливаемой на вращателе;

- установка может размещаться на рабочей площадке как в сборе, так и по блочно, а расстояние между блоками определяется длиной рукавов гидросистемы.

В перспективе планируется использовать эту установку при бурении скважин в тоннелях, бестраншейной прокладке инженерных сетей, анкеровании откосов.

Список литературы

1. СНиП 2.01.09.91. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1992. - 42 с.

2. Свайные работы/Под ред. М.И. Смородинова. - М.:Стройиздат, 1988. - 222 с.

УДК 666.97.03:624.012.4

Брыжатый Э.П., к.т.н., доцент

ПОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР И УВЛАЖНЕНИИ

Для уточнения напряженно - деформированного состояния элементов железобетонных конструкций необходим учет всех нагрузок и воздействий. Особенно велико влияние распределения полей температуры и влажности на напряжения и деформации в железобетонных конструкциях при циклических воздействиях климатических и повышенных температур и увлажнения. Поэтому достоверное определение температурно - влажностных полей существенно влияет на оценку состояния как отдельных железобетонных конструкций, так и всего здания или сооружения.