Усиление оснований фундаментов зданий в сложных условиях современного городского строительства

УСИЛЕНИЕ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ  ЗДАНИЙ В СЛОЖНЫХ

УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО ГОРОДСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ФОРМУЛИРОВКА ПРОБЛЕМЫ

В настоящее время во всех странах мира имеется стойкая  тенденция к росту городов. В  связи с

неуклонным ростом населения  современные города развиваются, расширяются застраиваемые территории, увеличивается плотность застройки, растут объемы коммуникаций и транспортных

путей. Благоприятные для застройки территории практически уже использованы, поэтому процесс

современного городского строительства все чаще протекает  в неблагоприятных

 инженерно-геологических условиях. К числу наиболее важных и ответственных элементов зданий и сооружений, определяющих выполнение этого условия, входят фундаменты и их грунтовые основания. Строительство и реконструкция фундаментов представляет собой сложный комплекс строительных работ,

который

часто осложняется наличием неблагоприятных геоморфологических, инженерно#геологи#

ческих, гидрогеологических и горно-геологических условий. В процессе эксплуатации зданий и

сооружений свойства грунтовых оснований и гидрогеологического режима территории часто ухудшаются, что обусловливает необходимость их упрочнения.

АНАЛИЗ ПОСЛЕДНИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПУБЛИКАЦИЙ

Распространенными способами  усиления грунтовых оснований являются поверхностное и

глубинное уплотнение и закрепление грунта вяжущими материалами. Работы по усилению грунта в условиях современного городского строительства усложняются стесненными условиями строительной площадки и возможностью повреждения существующих конструкций динамическими воздействиями. Усиление грунтовых оснований выполняют применением конструктивных мероприятий, уплотнения грунта, глубинного закрепления вяжущими материалами или комбинированным воздействием на грунт. В последние годы все большее распространение получают новые более рациональные комбинированные методы улучшения строительных свойств грунтового массива, сочетающие достоинства двух и более технологий преобразования свойств грунтов. Так, совместно используется уплотнение и закрепление грунта; вибро продавливание и вибро вдавливание и др.

К комбинированным методам  усиления оснований зданий и сооружений следует отнести и 

выделенный в настоящей работе метод высоконапорной цементации. Данный метод включает элементы

закрепления грунта вяжущими материалами, вследствие кольматации закрепляющего раствора в

поры грунта; уплотнения грунта воздействием высокого напора подачи закрепляющего раствора;

армирования грунта элементами повышенной прочности из отвердевшего цементно-песчаного раствора. Метод высоконапорной цементации грунтов применяется для закрепления грунтов разного генезиса как выше, так и ниже уровня грунтовых вод в любое время года.

ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ

При усилении грунтовых оснований  методом высоконапорной цементации, в отличие от классического процесса цементации грунтового основания, закрепляющий раствор подается в грунт под большим давлением, обеспечивающим разрыв грунта в определенной зоне массива с образованием пустот в виде полостей разрывов и трещин. В образовавшиеся пустоты проникает закрепляющая смесь на основе цемента, которая впоследствии твердеет. При подаче закрепляющей смеси под  давлением происходит дополнительное уплотнение окружающего грунта. После твердения смеси в скважине и трещинах в грунте образуется пространственное тело повышенной прочности. Достоинствами метода высоконапорной цементации являются: отсутствие динамических воздействий на грунт, что позволяет его использование в условиях тесной городской застройки; высокая прочность и водостойкость закрепленного основания; возможность проведения работ в зимний период выше и ниже уровня грунтовых вод; применение недорогих и недефицитных материалов; возможность использования для проведения работ отечественного оборудования. К числу достоинств  рассматриваемого способа следует отнести и широкую область использования: усиление грунтовых оснований зданий и сооружений; выполнение консервации отвалов высокотоксичных, радиоактивных и других отходов без их разработки; выправление таким способом кренов высотных зданий и сооружений. Основным недостатком метода высоконапорной цементации является недостаточный объем рекомендаций по выбору параметров технологического процесса. Для реализации способа важное значение имеет расчет параметров процесса. В работе приведена методика расчета параметров процесса, разработанная профессором Головко С. И. [1]. Проведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями нами была обоснована возможность и целесообразность применения для закрепления грунта вышеуказанным способом цементно

доломитовых растворов. По результатам экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных условиях, был произведен подбор рецептуры составов, отвечающий технологическим, прочностным,  санитарно- гигиеническим и экологическим требованиям. В рекомендуемом составе 50 % дорогостоящего цемента могут быть заменены отходом местных производств, доломитовой пылью электрофильтров и батарейных циклонов. Прочность полученного материала на 28 сутки твердения составляет 18,6 МПа, что отвечает предъявляемым требованиям. Предложенные закрепляющие растворы характеризуются небольшим расходом вяжущего, высокой седиментационной устойчивостью, подвижностью, большой проникающей способностью, устойчивостью к размыванию водой в период твердения, бо# лее низкой стоимостью при достаточной прочности. Разработана технология изготовления и нагнетания раствора в грунт. Осуществлен подбор ком плекта необходимого оборудования. Технологическая последовательность работ по глубинному закреплению грунта этим способом следующая: бурение скважины на глубину установки кондуктора; установка кондуктора и цементация; разбуривание цементной пробки и проходка скважины на глубину первого интервала нагнетания; цементация первого интервала при расчетном давлении нагнетания; разбуривание цементной пробки и бурение скважины до проектной глубины расчетнымизахватками с нагнетанием цементного раствора при расчетном давлении на каждом интервале; бурение контрольных скважин колонковым способом с отбором кернов для контроля качества закрепления массива.Приготовление смесей осуществляется в лопастных растворосмесителях типа СО#23В; СО#46 А; шту#катурных агрегатах СО#57 А; СО#85 А. Нагнетание смесей производится растворонасосами СО#48 Б;СО#49; СО#50 А; СО#167, агрегатами СО#57 А, СО#85 А