СПОСОБ ИНТЕНСИВНОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА ПОД ДЕЙСТВУЮЩИМ СТРОЕНИЕМ
METHOD OF INTENSE SOIL STRENGTHENING UNDER EXISTING BUILDING

Изобретение относится к строительству и может быть прямо использовано для повышения несущей способности в действующем состоянии просадочных грунтов под фундаментами сооружений жилых домов путем укрепления под ними просадочных грунтов.
В настоящий момент остро стоит очень важная практическая задача по обеспечению возможности закрепления грунта под жилым сооружением, способствующая разрешению проблемы в области промышленного и гражданского строительства на слабых грунтах и в сложных инженерных условиях. В связи с ростом потребности в состоянии просадочных грунтов под строением жилых домов большую активность и интерес представляет освоение высокоэффективных технологий в этом направлении. Известные различные практически реализуемые методы, опирающиеся на требования действующих нормативных документов по восстановлению просадочных грунтов, такие как нормативно-технический документ СНиП 22-02-2003 «Инженерная защита территорий, зданий, сооружений от опасных геологических процессов», не дают в конечном результате необходимой достаточной эффективности и надежности.
Предлагаемый к рассмотрению способ укрепления просадочного грунта, основанный на методе релаксации грунтов локального формирования комплектарно-активными интерогенными системами значительно эффективнее в сравнении с заявленными существующими, более надежен по производству монолитности просадочных грунтов и может найти широкое применение при восстановлении просадочных грунтов в различных регионах нашей страны и за рубежом.
Известно техническое решение, в котором главную роль в решении геотехногенных проблем в сложных смешанных условиях играет на восстановление окружающих пород и рыхлых почв при их структурной неустойчивости методом вращательного бурения глубинных скважин с последующей точной закачкой цемента и сжатия пород для интенсивного укрепления грунта [1].
Недостатком известного технического решения является несоответствие технологической подготовки производства по применению технических средств для решения проблемы восстановления просадочных грунтов под строениями, т.к. структурные преобразования состава грунта не осуществляются, а только частично реанимируются из-за слабой активации приближенного восстановления релаксационного состояния грунта и придания ему особого состояния плотности его структурных составляющих. Не обеспечивается единой объемно-пространственной взаимосвязи позиционно-ориентированных составляющих окружающих пород и рыхлых почв, а показывается явно выраженное промежуточное отчуждение технологических структур просадочного грунта на желаемой общности совмещения структурных взаимосвязей. А самое главное, обладает малой эффективностью проведения восстановительных работ на просадочных грунтах под строением, т.к. используется довольно дорогое специализированное оборудование, предназначенное для восстановления просадки и водоизоляции окружающих пород и рыхлых грунтов на открытой зоне земной поверхности.
Известен способ упрочнения массива просадочного грунта, который включает образование скважин с равномерным шагом и инъектирование закрепляющего раствора в грунт с заполнением скважин, причем во время инъектирования образуют равномерно расположенные по глубине массива упрочненные зоны с увеличенным диаметром путем изменения интенсивности инъектирования материала, а отношение объектов упрочненного грунта и упрочненного массива равно 0,25-0,35 [2].
Недостатком известного способа является низкая эффективность проведения мероприятия по восстановлению просадочного грунта под действующим сооружением из-за ряда ограничений в общей специфике взаимодействия, которые провоцируют и не дают в требуемой определенной мере осуществлять данный процесс, а в результате - низкая производительность, качество восстановления просадочного грунта желает лучшего, так как прочностное взаимное сочетание сопрягаемых взаимосвязей не в полной мере отвечает стабильности по всей объемной зоне основания просадочного грунта. Кроме того, наблюдается низкий уровень подготовки зоны обслуживания для этого вида восстановительных работ, а это влечет за собой значительные неоправданные технико-экономические затраты и не позволяет обеспечивать использование данного технического решения достаточно эффективно и в полной мере отвечать сегодняшним требованиям производственной технологичности для этих видов работ.
Известный способ закрепления лесовых просадочных грунтов включает образование скважин, выполнение в ее стенке продольного концентратора напряжений, запирание верхней части скважины с отсечением зоны нагнетания и введение под давлением в грунт крепителя с образованием в грунте плоскости разрыва, причем образование скважины ведут в два этапа, на первом из которых одновременно осуществляют выполнение открытой скважины и продольного концентратора напряжений, а на втором этапе через определенный промежуток времени - одновременное выполнение концентратора напряжений и перекрытой сверху скважины [3].
Недостатком этого способа является все-таки трудоемкая и малоэффективная работа по обеспечению повышения устойчивости восстанавливаемого грунта под действующим сооружением, так как не обеспечивается равно распределенное состояние сочетания взаимосвязей в доступной близости граничных контактов состава естественных включений грунта при различном обеспечении и принудительном нагнетании крепителя в предварительно разорванный грунт между границами перехода и не обеспечивается сбалансированное сочетание процесса распределения направленно инъектируемого крепителя и согласующих сочетаний их взаимосвязей, что в конечном счете не гарантирует рациональность его использования.
Известен способ повышения несущей способности лесового водонасыщенного грунта под фундаментам сооружения, включающий приготовление глиноцементного тампонажного раствора и нагнетание его в приконтактную зону грунта и фундамента сооружения через скважины под давлением, не превышающим давление, развиваемое давлением на грунт и выдерживание под этим давлением в течение 1,5-4 часов в целях опрессовки грунта и тампонажного материала в месте его укладки и обеспечения плотной упаковки твердых частиц грунта и более полной кольмотации пространства между ними вяжущим тампонажным раствором [4].
Недостатком этого способа является его малоэффективная технология по обеспечению оптимальной устойчивости просадочного грунта под действующем строением. При создании в массиве грунта твердой упаковки грунта между тампонажным раствором с требуемой концентрацией кромочного эффекта обеспечения жестких взаимосвязей в объемных областях пограничных структур грунта проявляется малая производительность из-за потребности значительных временных затрат. Кроме того, не обеспечивается в общем процессе стабилизации внутренних горизонтов объемных взаимосвязей и выполнения целевой функции по восстановлению просадочного грунта под действующим строением, также характеризуется высокой затратностью во времени, по материалам и в других потребных ресурсах.
Известный способ укрепления водонасыщаемых грунтов в основаниях зданий и сооружений, принятый за прототип, включает формирование законтурного ряда упрочняющих грунтов элементов по периметру укрепляемого массива, создание каркасно-ячеистой структуры из упрочняющих грунтов элементов в зоне укрепляющего массива и образование на его поверхности распределенного несущего элемента, при этом формирование упрочняющего грунта элементов выполняют путем нагнетания в образуемые в грунте скважины твердого материала под давлением, причем при укреплении массива иловатого водонасыщенного грунта формирование укрепляющих грунт элементов в замкнутом ряду ведут с образованием противофильтрационного экрана с разомкнутым в зоне отвода воды контуром путем направленой подачи в скважины замкнутого ряда твердеющего раствора по продольной оси экрана с одновременным естественным и/или принудительным отводом воды, а в зоне укрепляемого массива заполнение скважин твердеющим материалом ведут по участкам, в пределах которых образуют ряды скважин с расположением рядов параллельно разомкнутому участку контура экрана и перпендикулярно ему, начиная с ряда, наиболее удаленного от разомкнутого участка контура экрана, также с одновременным направлением естественным и/или принудительным отводом воды, при этом скважины выполняют на всю глубину формируемых упрочняющих грунт элементов, соответствующую толщине укрепляемого массива водонасыщенного грунта. Кроме того, формирование укрепляющих грунт элементов в замкнутом ряду осуществляют двухщелевыми инъекторами с ориентацией щелей по продольной оси экрана, а в зоне укрепляемого массива заполнение скважин ведут четырехщелевыми инъекторами, щели которых расположены по продольным и поперечным осям рядов. Заполнение скважин в рядах ведут в последовательности через одну-три скважины по горизонтам, начиная с верхнего или с нижнего, с возвратом к незаполненным скважинам после набора твердеющих материалов в предшествующей скважине 30-50% проектной практичности. По завершению формирования до набора прочности в твердеющий материал вводят арматурные стержни в скважины расположенные в шахматном порядке в смежных рядах [5].
Недостатком данного технического решения является низкая технико-экономическая эффективность проведения мероприятия по восстановлению просадочного грунта под действующим строением из-за ряда специфических ограничений особой строительно-монтажной и технологической сложности, так как все работы приходится вести в подпольном действующем строении, например в жилом пятиэтажном доме, с малой свободной зоной подпольного доступа к центру основания просадочного грунта в нулевом цикле фундамента. Такие технические неудобства ведут за собой большие технико-экономические затраты, выраженные в значительном вынужденном их перерасходе. Координация усилия в решении комплексной проблемы структурных преобразований в грунте и по обеспечению взаимодействия по фиксированию взаимосвязей с их последовательными стадиями взаимодействия в общей системе явно не выражены и контроль осуществлять почти не представляется возможным. Кроме того, система не обеспечивает единого опорного объемного формирования пространства в основании восстанавливаемого просадочного грунта и в конечном итоге не позволяет получать с гарантированным результатом укрепления просадочного грунта под действующим строением. Таким образом из-за низких темпов восстановления грунта и малой эффективности данное техническое решение не обеспечивает рациональности его использования для восстановления просадочных грунтов под действующим строением, например жилым домом.
Анализируя как предоставленные аналоги, так и не вошедшие в заявку для анализа описания известных источников информации, можно сделать вывод, что независимо от того, какие есть технологические процессы, направленные на восстановление просадочных грунтов под действующим жилым строением, пытаются решать проблему, но все они пока малоэффективны.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение интенсификации и эффективности укрепления грунта под действующим жилым строением.
Для достижения поставленной задачи заявляемое техническое решение «Способ интенсивного укрепления грунта под действующим строением» содержит общие существенные признаки, выраженные определенными понятиями. Совокупность этих признаков содержит формирование законтурного ряда по периметру основания сооружения и ячеистой структуры скважин.
По отношению к прототипу заявляемое прелагаемое изобретение имеет существенные отличительные признаки, заключающиеся в том, что относительно контура сооружения создают технологическую базовую зону многоуровневых опорных горизонтов контрфорсного тела, в котором снизу производят формирование корня стабилизации просадочного грунта методом принудительного основного и дополнительного этапно-ступенчатого закачивания активной массы раствора и сочетания комплектарно-активных гетерогенных систем прямого и обратного обжатия зоны релаксационных участков и путем общего основного процесса инъекции в виде распределения и регулирования раствора в объемной плотности просадочного грунта на стыках участков контакта при переменной направленности подачи активной массы раствора под сменными углами в горизонтальных плоскостях многоуровневых опорных горизонтов, при этом создают интенсивное развитие продвижения раствора через грунт в различных уровнях горизонтов контрфорсного тела в направлении противодействия сил сопротивления укрепляемого грунта, производят распределение и формирование расположений узловой направленности закачивания раствора в грунт с возможной корректировкой требуемых линейных и угловых параметров направленности поступательного перемещения раствора, консолидации и формирования структуры грунта, причем закачивание раствора в стволах глубинных скважин проводят ступенчато по горизонтам и формируют в единую объемно-пространственную структуру грунта на всю глубину активной базовой зоны релаксационных участков контрфорсного тела. Ввод дополнительного закачивания раствора и создание подпорной силы производят в виде подачи побочного раствора и последовательного выборочного направления, распределения и фиксирования его положения по локальным участкам горизонтов закачивания раствора в области горизонтальных базовых зон релаксационных участков контрфорсного тела в просадочном грунте под действующим строением. Технологическое обжатие релаксационных зон производят вблизи плоскостей и поверхностей взаимосвязей до их общей монолитности.
Общий процесс инъекции ведут при направленном поступательном периодическом перемещении инъектора вверх в сторону ввода на поверхность грунта. Распределение раствора производят по горизонтам смещения статических давлений и напряжений на боковые контактные стенки взаимосвязей грунта. Работу по распределению структуры взаимосвязей грунта ведут к принудительным взаимодействиям в точках релаксационных участков по всему объему базовой зоны контрфорсного тела грунта относительно граничных формирований и взаимосвязей укрепляемого грунта.
Создание относительного контура сооружения технологической базовой зоны многоуровневых опорных горизонтов контрфорсного тела позволяет освоить довольно производительную, высокоэффективную и экономически целесообразную технологию по восстановлению просадочных грунтов, общий технологический процесс которой основан на создании единого опорного контрфорсного тела с базовой зоной многоуровневых горизонтов с корнями стабилизации и объединения в один общий узел объемного пространства, что положительно сказывается на обеспечении более полного укрепления «пятна» под сооружением, а также на увеличении темпов восстановления просадочного грунта на повышение равнопрочности объемного основания грунта и его перспективной несущей способностт, а в конечном результате обеспечивается получение высокой результативности отдачи и интенсификации процесса по увеличению темпов производства, и получить значительную эффективность по снижению энерго-трудовых, материальных и финансовых затрат. Формирование корня стабилизации просадочного грунта снизу обеспечивает высокий критерий эффективности стабилизации закрепляемого грунта на оптимальных глубинах в действующем рабочем состоянии просадочного грунта под жилым строением и создания интенсивности взаимосвязей образования активного комплекса общих взаимосвязей. Кроме того, обеспечивается повышение структурной стойкости за счет создания единого опорного органа, стабилизации просадочного грунта на регламетированных технологических глубинах при создании высокой интенсивности их взаимосвязей в общем образовании активного комплекса контрфорсного тела, а все это характеризуется высоким критерием эффективности. Также содействует активному введению раствора и обеспечению взаимосвязей между поверхностями активных центров между нижними и верхними пределами.
Применение принудительного основного и дополнительного этапно-ступенчатого закачивания активной массы раствора в глубинные скважины формирования корня стабилизации просадочного грунта обеспечивает интенсивную оперативную стабилизацию глубинного просадочного грунта, ликвидацию локальных минимальных концентратов напряжений и снижение активности общей просадки грунта. За счет полного заполнения базовых зон релаксационных участков по локальным участкам подшипники подпорных горизонтов и воздействия обеспечения уплотнения и усиления основания просадочного грунта под действующим строением оказывают существенное влияние на перераспределение внутренних напряжений в просадочном грунте и формирование структурных взаимосвязей, что способствует возможности эффективно вести поступательное перемещение раствора в зависимости от сложившейся консолидации формирования структурных преобразований. Способствует обеспечению последовательного динамического уплотнения локальных зон релаксационных учатков.
Использование распределения и регулирования в объемной плотности просадочного грунта на стыках участков контакта и сочетания комплектарно-активных гетерогенных систем, прямого и обратного обжатия зон релаксационных участков, при переменной направленности подачи активной массы раствора под сменными углами в горизонтальных плоскостях многоуровневых опорных горизонтов, обеспечивает высоко эффективную ликвидацию минимальных концентратов напряжения в выявленных высоко активных участках и довольно эффективно улучшает структурные взаимосвязи в различных прилегающих окрестностях свободных релаксационных зон и активного обеспечивает снижению проявления просадки грунта под строением. Так же, позволяет в промежуточных разветвлениях и полноте поэтапного нагружения выполнять в стандартном режиме совмещения стабильных взаимосвязей в активных центрах контактных зон и их последующей стабилизацией более жестких взаимосвязей внутри участков достаточно высокой активности относительно всего объема восстанавливаемого грунта. Кроме того, обеспечивает возможность создания оптимального развития усилия продвижения раствора на разных уровнях горизонтов снизу вверх и способствует высоко эффективному созданию объемной структурной жесткости восстанавливаемого грунта. Наблюдается так же, оптимальное распределение деформации в диапозоне расположения областей релаксационных участков горизонта и обеспечение возможности оптимального распределения и регулирования энергии уплотнения при оптимальном развитии усилия обжатия и обеспечения проникновения раствора через восстанавливаемый грунт. Так же позволяет вести высоко эффективное обжатие объемно ориентированных сопряжений в поверхностях раздела и нагружения их взаимных противодействий до требуемой возможной стабилизации восстанавливаемого просадочного грунта под строением. В пограничных слоях способствует обеспечению образования стабильной объемной плотности грунта, высоко эффективную сопротивляемость сдвигу и обеспечивает достаточную практическую устойчивость восстанавливаемого просадочного грунта под действующем строением.
Благодаря применению указанного признака технического решения, обеспечивается оперативная реализация повышения структурно-механических свойств состава просадочного грунта и стабилизация ресурса жизнеобеспечения основания грунта под строением, а так же обеспечивается в доступных пределах возможно-допустимых деформаций грунта и возможного оперативного формирования напряженного состояния в линейно-структурных преобразованиях основания просадочного грунта и его стабилизацией устойчивости. Благодаря эффекту трансформирования пространственных структур по активации форм воздействия на восстанавливаемый грунт методом букета пучков взаимосвязей на промежуточных структурах горизонтов. Осуществление закачивания раствора в стволы глубинных скважин путем ступенчатого их проведения по горизонтам и формированием в единую объемно-пространственную структуру восстанавливаемого просадочного грунта на всю глубину активной базовой зоны релаксационных участков контрфорсного тела, способствует оптимальному пространственному действию сил силового принудительного воздействия на определенные участки с эффективным пространственным изменением плотности в общем процессе развития противодействия и оперативного закрепления локальных подвижностей структурных составляющих восстанавливаемого грунта в зонах релаксационных участков. Обеспечивает приобретение восстанавливаемых грунтов, в глубинных горизонтах, стабилизированного сочетания поястных жесткостей взаимосвязей. Так же, обеспечивает условия устойчивости грунта между границами переходов состава среды грунта в их граничных областях взаимосвязей и позволяет получить гарантированный результат восстановления просадки грунта, благодаря идентичной ориентации относительно общих сопрягаемых поверхностей замоноличивания в пределах контактных взаимосвязей формируемых поверхностей. Позволяет обеспечивать оптимально, с высокой степенью эффективности проведения искусственного целенаправленного преобразования естественной структуры восстанавливаемого просадочного грунта. Обеспечивает так же оперативную координацию действий активных контактных взаимосвязей и полное выполнение целевой функции по восстановлению просадочного грунта с минимальными энергозатратами.
Осуществление ввода дополнительного закачивания раствора и создание подпорной силы в виде подачи побочного раствора и последовательное выборочное направление распределения и формирования его положения по локальным участкам горизонтов закачивания раствора в области горизонтальных переходов базовых зон релаксационных участков контрфорсного тела в просадочном грунте под действующим строением, позволяет обеспечить возможность дополнительного воздействия на определенных горизонтах стабилизации и восстановления объемно-поверхностной релаксации грунта в общем объемном контакте взаимосвязей при достаточно эффективном высокотехнологичном процессе взаимодействия всех составляющих и содействует обеспечению высокой эффективности производства восстановления просадочного грунта в целом в сочетании простоты и рациональности технологии проведения мероприятий по обеспечению высоко эффективных структурных преобразований, стабилизации и обеспечения гарантированной стойкости грунта под строением.
Использование технологического обжатия релаксационных зон вблизи контактных плоскостей и поверхностей взаимосвязей до их общей монолитности обеспечивает общее воздействие на определенно ориентированные составляющие зоны релаксационных участков с общим циклом пространственной закачки раствора и согласующее воздействие на общее положение в плане ориентации и широты использования степени активности и в общей объемной плотности восстанавливаемого просадочного грунта. Кроме того, обеспечивает оперативное снижение проявления активности просадки грунта под строением и обеспечивает последовательное более полное уплотнение и стабилизацию грунта на определенных уровнях горизонтов. Способствует ликвидацию остаточных концентратором просадочных напряжений в комплексном обеспечении стабилизации просадки восстанавливаемого грунта в более эффективной форме еще обуславливает возможность обеспечения высокого технологического воздействия и высоко эффективного динамического развития всего объемного комплекса контрфорсного тела в формировании строительно-восстановительных работ по укреплению просадочного грунта под строением.
Распределение раствора производят по горизонтам смещения статических давлений и напряжений на баковые контактные стенки взаимосвязей грунта, что позволяет обеспечить равнопрочность по всей глубине общего объемного пространства, повышение надежности укрепления грунта и его структурной стабильности и стойкости по сдерживанию смещения грунта с высокой функциональной надежностью и созданием значительных запасов прочности. Кроме того, обеспечивает высокую технологичность и эффективность взаимодействия производства восстановительных работ с высокой многофункциональностью и ее значимостью.
Производство распределения раствора по горизонтам смещения статических давлений и напряжений на боковые контактные стенки взаимосвязей грунта позволяет обеспечивать равно распределенное состояние сочетания взаимосвязей в доступной близости граничных переходов относительно общих сопрягаемых поверхностей по границам прохода среды поджатия в замкнутой объемно-пространственной системе упорядочения внутренней энергии взаимосвязей в центрах активных зон в режимах реального обжатия в пределах граничных областей контактных взаимосвязей общего материального объема контрафорсного тела, кроме того, дает возможность эффективного динамического развития всего комплекса работ с высокой практической значимостью, производственной применимостью, практической ценностью, полезностью, целесообразностью и оптимальностью производственных затрат.
Проведение работ по распределению структуры взаимосвязей грунта ведут с принудительным воздействием в точках релаксационных участков по всему объему базовой зоны контрфорсного тела грунта относительно граничных формирований и взаимосвязей укрепляемого грунта позволяет эффективно обеспечивать формирование напряженного состояния в объемных структурных преобразованиях при оптимальном распределении закачки раствора, а также обеспечивает оптимальное развитие обжатия и противодействия сил сопротивления укрепляемого грунта на разных уровнях горизонтов и накопления несущей способности, восстанавливаемого грунта под действующим жилым сооружением. Кроме того, обеспечивает достижения внушительных результатов направленных на достижение точности позиционного обслуживания больших объемных участков зоны восстановления просадочного грунта.
Между отличительными признаками и задачей изобретения существует причинно-следственная связь, при которой технический результат обусловлен достижением положительного эффекта в виде повышения интенсификации и эффективности укрепления просадочных грунтов под действующим жилым сооружением.
Совокупность существенных признаков характеризующих сущность заявляемого изобретения неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Новизна». Каждый из существенных признаков необходим, а их устойчивая взаимосвязь является достаточной для получения новизны, не присущей признакам в разобщенности. На наш взгляд особым охраноспособным звеном в технологической цепочке восстановления просадочного грунта под целым строением является система обеспечения, формирования и распределения жестких взаимосвязей горизонтов контрфорсного тела в корне стабилизации и эффект концентрации жестких взаимосвязей в областях граничных структурных переходов при введении принудительно напряженного состояния обжатия релаксационных участков в объемной плотности просадочного грунта. Определенные составляющие признаки имеют ноу-хау, а некоторые элементы признаков требуют отдельного рассмотрения на предмет обеспечения охраноспособности.
Предложенное к рассмотрению техническое решение может быть промышленно воспроизведено в обычном строительно-монтажном производстве. Способ эффективно опробован при восстановлении просадочного грунта под жилым строением пятиэтажного дома в г. Волгодонске. Эффект был сверхожидаемым. Опытные специалисты в этом направлении до сих пор в недоумении, как это возможно, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «Неочевидность».
Сущность заявляемого предлагаемого изобретения не следует явным образом для специалистов из известного уровня техники. Полученный положительный эффект в общей совокупности необходимых и достаточных отличительных признаков отличает заявляемое техническое решение от прототипа, является прогрессивным и находится на высоком техническом уровне, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого технического решения, может быть многократно использована для обеспечения интенсивного укрепления просадочного грунта под действующим жилым сооружением при оптимальном обеспечении, формировании, распределении и регулировании в объемной плотности просадочного грунта в базовой зоне опорных горизонтов контрфорсного тела и информирования корня стабилизации просадочного грунта, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Промышленная применимость».
Сущность технического решения поясняется графикой.
На Фиг.1 представлена технологическая схема закачивания раствора в глубинной скважине с сечением А-А корня стабилизации.
На Фиг.2 показана общая схема контрфорсного тела.
На Фиг.3 показана схема укрепления одного из опорных горизонтов с образованием корня стабилизации.
На Фиг.4 показана схема укрепления просадочного грунта в нижнем опорном горизонте контрольного тела.
На Фиг.5 показан вид на корень стабилизации в сечении А-А.
Все работы по восстановлению просадочного грунта 1 под строением 2 начинаются с контрольного разведочного бурения для обеспечения получения высококачественных образцов грунта разведуемой геоформации, получения возможности дать оценку признаков содержания тех или иных компонентов и их минерализационной структуры и профиля, кроме того, детально изучения грунтового состояния материальной зоны участка грунта занятого под строением, фактического напряженно-деформированного состояния грунта, выявления в основании сооружения зон повышенной напряженности, оценки степени нарушения основания грунта под строением, нарушения несущей способности грунта, определения недостаточной плотности и прочности грунта и проведения общего анализа материальной несущей способности участка грунта под строением по результатам проведения контрольной подземной проходки методом шнекового бурения. Контрольные проходки бурением позволяют выявить степень нарушения контактных взаимосвязей, определить диапазон возможной податливости поверхности грунта, возможный запас устойчивости на сдвиг в областях смежных поверхностей, выявить общий комплекс различных закономерностей неравномерного распределения дефектов и их направлений развития, течение сдвигов в зоне контакта сопрягаемых поверхностей тела грунта, их участие в статической работе с точки зрения возможного использования несущей способности грунта на период проведения восстановительных работ по укреплению грунта под строением и анализа арсенала имеющихся технологических возможностей. После проведения анализа состояния степени жизнеспособности просадочного грунта под строением составляется план инженерной подготовки производства для выполнения определенных видов работ по укреплению просадочного грунта под конкретным строением. Кроме того, производится обобщенный анализ особенностей технологического процесса, дополнительное уточнение по освоению предстоящих объемов строительно-монтажных работ и оценка технической возможности осуществления технологических операций по оптимальному восстановлению просадочного грунта. Далее устанавливается площадь и базовая зона формирования релаксационных участков грунта, требующего укрепления, и глубина их залегания. Базовые зоны распределяют по технологической последовательности и соотношениям возможных взаимосвязей в глубинных просадках, в угловых проемах, пустотах и других деформируемых просадочных участках грунта.
Планово-технологическое производство работ проводят согласно разработанному производственному процессу по укреплению просадочного грунта 1 под конкретным строением 2, которое начинается с проведения шнекового бурения вертикальных стволов технологических глубинных скважин 3, согласно контуру сооружения. Глубинные скважины 3 производят в зоне формирования объемно-технологической базовой зоны опорных горизонтов 4 контрфорсного тела 5 под строением 2 с зональным распределением интервала глубинных скважин 3. Бурение глубинных скважин 3 осуществляют в порядке дискретной последовательности по всему имеющемуся общему внутреннему объему охвата базовой зоны контрфорсного тела 5 с их распределением и формированием расположений до отметки непросадочности грунта, которая определяется в процессе бурения глубинных скважин 3 и по выявленным характеристикам встречного грунта, включающего различный состав естественных включений. Последовательная обработка укрепляемой структуры грунта производится путем принудительной закачки раствора и обеспечения распределения и регулирования его в общей объемной плотности на стыках смежных участков контакта в технологической базовой зоне опорных горизонтов контрфорсного тела 5 и примыкающей зоны релаксационных участков 6.
Технологическую базовую зону опорных горизонтов 4 контрфорсного тела 5 выполняют по условиям формирования корня стабилизации 7 грунта 1 и многоуровневых опорных горизонтов 4 по линии контура замкнутости парных стволов глубинных скважин 3 с возможным обеспечением сочетания многоуровневых опорных горизонтов 4 относительно контура сооружения и их комплектарных систем в соотношениях требуемых общих взаимосвязей опорных горизонтов 4 грунта 1. Контур замкнутости парных контактно-обжимных взаимосвязей проходит в продольно-вертикальных плоскостях базового контура сдерживания и объединяет распределение шага технологических глубинных скважин 3 в единую общую систему объемной взаимосвязи и стабилизации структуры просадочного грунта 1 под строением 2. Сама технологическая базовая зона контрфорсного тела представляет собой образ объемного участка ориентированного формирования контактных поверхностей с позиционным приближением и сочетанием прямого и обратного обжатия взаимосвязей релаксационных участков 6 геометрической направленности гетерогенных систем и с учетом пластичной формы и пространственного их положения в составе структуры просадочного грунта 1 под строением 2.
После полного производства технологических глубинных скважин 3 начинают создание объемной взаимосвязи укрепляемого грунта 3. Вначале к работе готовится инъекторное оборудование, которое размещают согласно глубинным скважинам 3. На инъектор 8 одевается уплотнитель 9 с элементами жесткой фиксации. Далее производят погружение инъектора 8 в полость технологической глубинной скважины 3 и размещение его на требуемой глубине непросадочного грунта 10 формирования корня стабилизации 7 грунта 1 нижнего горизонта 11 закачки активной массы раствора.
После проведения окончательной установки инъектора 8 в глубинной скважине 3 на требуемой глубине определенной зоны нижнего горизонта 11 и обеспечения его уплотнения начинают проведение технологического закачивания активной массы раствора. Процесс закачивания в технологическую глубинную скважину 3 активной массы раствора обеспечивают путем подачи от растворной станции через трубопровод 12 и инъектор 8 активной массы раствора в нижнюю приемную зону уровня опорного горизонта 4 технологических глубинных скважин 3 с возможностью воздействия силовым нагруженном активной массой раствора и последовательного динамического принудительного уплотнения рабочих полостей разветвленных зон, причем заполнение глубинных скважин 3 ведут инъектором 8, выпускные отверстия которого располагают по продольным и горизонтальным плоскостям горизонтов локальных зон закачивания раствора. Давление закачиваемого раствора регулируют согласно установленному технологическому регламенту. Степень нагружения определенного уровня горизонта определяется по плотности ее заполнения стабильного изменения насыщенности. Закачка активной массы раствора возможна по индивидуальным и групповым местам инъекции единичными инъекторами 8 или группой с применением определенной схемы очередности. Инъекционная закачка активной массы раствора в определенные ярусные фиксирующие слои опорных горизонтов 4, через нагнетательные участки глубинных скважин 3 начинается в самой нижней точке положения инъектора 8, т.е. нижнего опорного горизонта 4, с обеспечением оптимального проникновения раствора в зону образования контактных связей корня стабилизации 7 грунта 1 и регулирования параметров закачки раствора в глубинном инъектировании с регламентированным интервалом закачки. Подача раствора производится под давлением в технологическую базовую зону опорных горизонтов контрфорсного тела 5 в полном требуемом объеме основного и дополнительного закачивания до обеспечения полного насыщения просадочного грунта 1 раствором. Обеспечение процедуры закачки активной массы раствора производится по линиям поступательного принудительного напора закачки и направления с ветвями разводов в контактных границах взаимосвязей просадочного грунта 1.
Принудительная закачка активной массы раствора производится с некоторым технологическим циклом интервалов и поправок на подпитку на принятых опорных горизонтах. Относительный подпорный напор закачки раствора равен сумме статистического напора, который превышает мощность взаимосвязей просадочного грунта 1 и уплотняет его. Периодичность подпитки закачиваемого раствора зависит от возможной диффузионной проницаемости 6 грунт до полного видимого отказа. Инъекционное заполнение скважин 3 на определенном технологическом горизонте доводят до полного отказа в поглощении раствора при наличии достаточного эффекта жесткости укрепляемого просадочного грунта 1 и распределения раствора. Требуемый уровень заполнения определяют по факту противодействия насыщения. При обеспечении полного насыщения технологической базовой зоны контрфорсного тела 5 раствором в контуре нижнего глубинного опорного горизонта 4 производится сбрасывание давления подачи раствора и полное прекращение подачи активной массы раствора. Уплотнительный элемент 3 герметизирующего устройства инъектора 8 освобождают от рабочего состояния обеспечения герметизации и инъектор 8 переводится на новый следующий рабочий уровень глубинного горизонта - вверх до требуемой новой технологической зоны закачки раствора для принудительного воздействия на просадочный грунт 1 и при его достижении производится вновь подготовка и настройка уплотнительного элемента на обеспечение герметизации в скважине 3, между верхней частью инъектора 8 и участком скважины 3 нового опорного горизонта 4 в области горизонтальных переходов базовой зоны контрфорсного тела 5. После этого вновь начинается подача активной массы раствора через подающий прубопровод 12, инъектор 8 и далее производится закачка раствора в новый уровень опорного горизонта 4 до его полного насыщения и формирования структуры взаимосвязей и их реакций энергии продольного и поперечного направления. Далее все производственные процессы по обеспечению закачки раствором определенных уровней опорных горизонтов 4 укрепляемого грунта 1 под фундаментом 13 строением повторяются до обеспечения запитки последнего верхнего опорного горизонта 4. Процесс закачки раствором в уровни опорные горизонтов 4 всех узловых расположений отверстий глубинных скважин 3 технологической базовой зоны контрфорсного тела 5 производят до полного охвата всех скважин. Последовательная обработка структуры укрепляемого грунта 1 производится путем принудительной закачки раствора и обеспечения распределения и регулирования его в общей объемной точности на стыках смежных участков контакта в технологической базовой зоне опорных горизонтов 4 контрфорсного тела 5. Создание многоуровневых опорных горизонтов 4 в горизонтальных плоскостях с распределением параметров составляющих напора закачки от линии подачи раствора до зоны инъекции, при обеспечении надежности стабильной закачки раствора, преодолевая сопротивление контактных поверхностей препятствующих перемещению просадочности грунта позволяют создать объемно монолитное строение базовой зоны укрепляемого грунта.
Источники информации:
1. Ж. «Горное дело и строительство» №3. 2005 г., ст. «Укрепление пород и почв», стр.135.
2. А.с. СССР №996623. Е02D 3/12. 1983 г.
3. А.с. СССР №1444473. Е02D 3/12. 1988 г.
4. А.с. СССР №1476064. Е02D 3/12. 1989 г.
5. Патент RU №2204650. Е02 D 3/12. 2003 г. (прототип).