Читайте также:
|
Реконструкция зданий обычно связана с восстановлением несущей способности оснований, которые требуют индивидуальных подходов, отличных от подходов, применяемых при новом строительстве. Знание и умелое применение безопасных способов укрепления оснований является залогом качественного выполнения предусмотренных проектом работ и дальнейшей эксплуатации реконструируемых зданий.
Среди существующих методов наиболее распространенным является инъекционное закрепление грунтов, основанное на искусственном целенаправленном преобразовании строительных свойств грунтов нагнетанием в них под давлением скрепляющих растворов по специальным трубопроводам в дренирующие грунты оснований (рис.3.1).
Рис.3.1. Схема инъектирования грунтов
1 – инъектор; 2 – соединительный шланг; 3 – насос для нагнетания
раствора; 4 – емкость для раствора; 5 – слабый грунт; 6 – элементарная ячейка
укрепленного грунта; 7 – горизонтальный защитный экран; 8 - пакер
Эффективность этих методов объясняется тем, что в результате использования инъекционной технологии в массиве грунта под фундаментами образуется так называемый породобетон с улучшенными физико-механическими свойствами, как правило, без нарушения эксплуатации здания.
Инъекционное закрепление повышает механическую прочность, устойчивость, уменьшает сжимаемость и водопроницаемость дисперсных грунтов.
В зависимости от технологии закрепления и процессов, происходящих в грунте, методы закрепления делятся на три вида: химические, физико-химические и термические.
Выбор состава нагнетаемого раствора и давления зависят от необходимой величины несущей способности грунта и его дренирующих характеристик, а также от имеющего оборудования строительной организации. Параметры закрепления определяются на основании данных инженерно-геологических исследований.
Химические способы делятся на две группы, К первой относятся способы, основанные на использовании силикатных растворов и их производных, ко второму – способы, применяющие органические полимеры (акриловые, карбомидные, резорцино-формальдегидные, фурановые и др. водорастворимые смолы).
Наибольшее распространение имеют способы силикатизации. Используется двухрастворный и однорастворный способ силикатизации. Для оснований из средних и мелких песков применяют двухрастворную силикатизацию путем последовательного нагнетания растворов силиката натрия и хлористого кальция. Для закрепления лессовых грунтов используют однорастворную силикатизацию путем нагнетания раствора силиката натрия.. Роль второго компонента выполняет сам грунт. Закрепленный грунт при односторонней силикатизации имеет кубиковую прочность от 0,35 до 1,5 МПа, которая не снижается при воздействии на грунт агрессивных вод.
При электросиликатизации используется комбинированное применение постоянного электрического тока и силикатных растворов. Способ предназначен для закрепления переувлажненных мелкозернистых грунтов и супесей, а также лессовых грунтов, в которые жидкое стекло проникает с трудом. Электрохимический способ характеризуется тем, что при погружении в грунт чередуют через ряд металлические стержни (аноды) и металлические трубы, являющиеся катодами и служащие инъекторами. В трубы одновременно с электрическим током вводят под давлением растворы химических добавок (силикат натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.), которые увеличивают проводимость тока, благодаря чему интенсивность процесса закрепления грунтов возрастает.
Смолязация обеспечивает прочное закрепление грунтов, придает им водонепроницаемость. Однако большинство смол (акриловая, фенольно-формальдегидная, фурановая и карбамидная с несвязанным формальдегидом), рекомендуемых для закрепления грунтов, оказывают вредное воздействие на окружающий незакрепленный грунт и подземные грунтовые воды, поэтому широкое использование их сдерживается этими факторами.
К физико-химическим методам закрепления грунтов относится цементация, грунтоцементация, битумизация и глинизация.
Цементацию применяют для укрепления крупно- и среднезернистых песков, трещиноватых скальных и крупнообломочных пород. Положительным качеством цементации является возможность получения широкого спектра прочностных характеристик укрепляемого грунта, которые могут достигать 3,5 МПа. Наиболее важным достоинством этого метода также является значительное (в 2-3 раза) увеличение модуля общей деформации грунта. Этим достигается снижение абсолютной величины осадки и, что наиболее существенно, ее неравномерности по длине здания. Применение метода цементации является безопасным с точки зрения воздействия на окружающую среду, так как затвердевший портландцемент состоит в основном из гидросиликатов кальция, практически нерастворимых в воде.
Метод битумизации применяется для закрепления трещиноватых скальных пород и песчаных грунтов, а также для прекращения фильтрации воды через эти грунты. Отрицательным свойством горячей битумизации является то, что при наличии значительного напора грунтовых вод может происходить выдавливание битума из трещин и каверн и, кроме того, он из-за значительной вязкости не может полностью заполнить трещины и каверны с раскрытием менее 1 мм, а значит и придать грунту полную водонепроницаемость. Указанные недостатки привели к тому, что горячая битумизация в настоящее время стала меньше применяться при реконструкции.
С целью придания грунтам условий водонепроницаемости разработан способ холодной битумизации путем нагнетания в них холодных битумных эмульсий, частицы которых могут проникать в поры грунта. Этот способ целесообразно применять тогда, когда требуется придать грунту только водонепроницаемость.
Глинизацию применяют для снижения водопроницаемости песчаных грунтов, при нагнетании в которые глинистой суспензии происходит выпадение в них глинистых частиц и заиливание песков. В результате коэффициент фильтрации песчаного грунта уменьшается на несколько порядков. Достоинство способа глинизации состоит в том, что для тампонирования грунта может применяться дешевая местная глина, а также то, что глина способна противостоять действию агрессивных вод, разрушающих даже специальные цементы.
В последние годы на базе глинистых растворов с добавлением цемента изготавливают глиноцементные растворы, которые приобретают положительные свойства как цементных, так и глинистых растворов и в связи с этим глиноцементные растворы получают более широкое применение в практике.
Термическое закрепление грунтов заключается в обжиге лессовидных и пористых суглинистых грунтов раскаленными газами через пробуренные в грунте скважины диаметром 100-200 мм. Температура обжига составляет 600-1100 0С, что способствует расплавлению и спеканию обжигаемого грунта.
В мировой и отечественной практике в последние годы широко применяются новые технологии, основанные на высокой степени механизации работ. При этом до минимума сводятся ручные операции.
Все в больших объемах применяются буроинъекционные сваи, как вертикальные, так и наклонные, которые после опрессовки имеют неровную поверхность и поэтому получившие название «корневидных» (рис.3.2).
Рис.3.2. Схема усиления фундаментов с помощью буроинъекционных
«корневидных» свай
Эти работы могут выполняться как по внешнему периметру здания, так и внутри здания, в подвале здания при высоте подвальной части не менее 2,4 м или с первых этажей зданий (рис.3.3).
Рис.3.3. Схемы закрепления грунта буроинъекционным методом
Затраты ручного труда минимальные. Способ экономичен и экологически чист по сравнению с химическими способами укрепления грунтов. Этим способом наиболее целесообразно укреплять грунты, имеющие низкую несущую способность.
В настоящее время наибольшее распространение получила технология струйной цементации грунтов, основанная на одновременном разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора (рис.3.4).
Рис.3.4. Схема гидроразмыва грунта при струйной технологии
По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов – от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов. Другим важным преимуществом струйной технологии является высокая предсказуемость результатов укрепления грунтов, что позволяет достаточно точно рассчитать геометрические и прочностные характеристики подземных конструкций, а соответственно – трудозатраты, материалы и стоимость работ.
После твердения цементо-грунтовой смеси в грунте образуется новый материал – грунтобетон, обладающий более высокими, по сравнению с исходным грунтом, прочностными, противофильтрационными и деформативными характеристиками.
Струйная технология позволяет повысить несущую способность и деформационные свойства дисперсных грунтов как природного, так и техногенного происхождения до величин указанных в табл.3.1.
Таблица 3.1
Прочностные характеристики грунтов при струйной технологии упрочнения
| Торф | 0,5 – 2 МПа; | Глина | 3 – 7 МПа; |
| Суглинок | 3 – 10 МПа; | Супесь | 5 – 14 МПа; |
| Песок | 15 – 20 МПа; | Гравий | 20 - 25 МПа. |
Для глубинного уплотнения оснований или передачи нагрузки от зданий на более плотные грунты могут быть использованы набивные сваи, которые в зависимости от материалов бывают грунтобетонными, бетонными, железобетонными, растворными и песчаными. Технологический процесс производства набивных свай состоит из бурения скважины, опускания в нее обсадной трубы, установки арматурного каркаса и формирования ствола сваи (рис.3.5.).
Рис.3.5. Схема устройства набивных железобетонных свай
(1 – бурение скважины; 11 – установка обсадной трубы; 111 – установка арматурного каркаса;
1V – бетонирование сваи; V – извлечение обсадной трубы; V1 - устройство оголовка сваи):
1- буровая установка; 2 – обсадная труба с вибробункером; 3 – автокран; 4 – арматурный каркас; 5 – бадья с бетонной смесью; 6 – опалубка оголовка сваи;
Для восприятия растягивающих и изгибающих усилий набивные бетонные сваи армируют перед укладкой бетонной смеси арматурными каркасами или отдельными стержнями.
Применение бурового способа при устройстве набивных свай не позволяет получать должного уплотнения грунта вокруг скважин в слабых грунтах, так как грунт при бурении извлекается из скважин. Указанные недостатки исключаются при использовании для глубинного упрочнение оснований фундаментов технологии продавливания скважин спиралевидными снарядами. При данной технологии повышается устойчивость стенок скважин, что позволяет в некоторых случаях сократить затраты труда и материалов на выполнение работ по глубинному уплотнению оснований реконструируемых зданий (рис.3.6).
Рис.3.6. Схема устройства скважины с использованием вяжущего материала
а – д – последовательность устройства скважины: 1 – снаряд малого диаметра;
2 – вяжущий материал; 3 – снаряд большего диаметра; 4 – слой закрепленного грунта; 5 – скважина проектного диаметра; 6 – материал заполнения скважины
При выполнении работ, связанных с укреплением грунтов, должны учитываться вопросы экономики, экологии и безопасности выполнения работ. Особенно вопросы экологии необходимо учитывать при химических способах ведения работ, так как вторжение в природную гидрогеологическую среду непредсказуемы.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 71 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |