Усиление основания эксплуатируемых зданий. Часть 2

Однотрубный вариант метода водовоздушной струи позволяет создавать столбы укрепленного грунта диаметром до 0,6 м в результате вращательного движения струи в горизонтальной плоскости (последовательность закрепления грунта по высоте обеспечивается вертикальным перемещением трубы с соплом). Под действием мощной струи происходит относительно равномерное смешивание частиц грунта с компонентами укрепляющего раствора. Для создания столбов диаметром до 2м и устройства стенок-диафрагм из укрепленного грунта используют трехтрубный вариант метода (вода, воздух и закрепляющие компоненты подаются по трем разным трубам). Прочность массива закрепленного грунта при использовании метода водовоздушнои струи может достигать 7 МПа в крупнозернистых песках и 0,15—0,25 МПа в илистых и глинистых породах. В обоих вариантах возможно эффективное закрепление грунтов основания на глубину до 15-20 м от дневной поверхности.

При использовании различных методов нагнетание растворов в скважину производится до насыщения массива грунта, которое фиксируется как скачок давления (15—25%) в системе нагнетания раствора. С целью уменьшения вязкости раствора возможен подогрев карбамидной смолы или жидкого стекла до температуры 60-80 °С, а также использование различных пластификаторов. Как правило, и химический, и термический методы обеспечивают радиус закрепления не более 1,5—2 м.

Если принять стоимость работ по термическому закреплению 1 м3 грунта за единицу, то силикатизация обойдется в 2—3 раза дороже, а цементация и смолизация — в 4—5 раз дороже термического метода. В зарубежной практике последних лет наиболее широко используется комбинированный метод водовоздушнои струи — самый технологичный, относительно дешевый и обеспечивающий необходимую прочность оснований (в результате подбора рабочего давления, состава упрочняющей суспензии, скорости перемещения рабочего органа и др.).

Особо следует сказать об осадках, сопровождающих химический метод закрепления грунтов. Нагнетаемые под подошву фундамента реактивы активно распространяются в сторону от фундамента, перемещая и некоторое количество частиц грунта (своего рода «вторичная суффозия»). Чтобы избежать временного ухудшения физико-механических характеристик грунтов основания под подошвой фундамента (следовательно, дополнительных осадок), рекомендуется заблаговременно устроить «завесы» из закрепленного грунта по обеим сторонам от фундамента, препятствующие вторичной суффозии.

Несущую способность грунтов оснований значительно снижают грунтовые воды. Кроме того, высокий уровень грунтовых вод осложняет работы по восстановлению или усилению фундаментов. Поэтому в процессе реконструкции зданий часто приходится решать задачу понижения уровня грунтовых вод. Для этого в зоне расположения строительного объекта устраивается дренаж, т.е. ниже уровня грунтовых вод укладывают подземную сеть труб (дрен). Обычно трубы укладывают с уклоном в сторону понижения рельефа, что обеспечивает непрерывный отвод воды, заполняющей дрены.

Для дренажа используют керамические, асбестоцементные или пластмассовые трубы диаметром 125—600 мм. Грунтовые воды поступают в систему дренирования через неплотности соединения отдельных звеньев, перфорационные отверстия или поры стенок.

Наиболее распространенный кольцевой дренаж предусматривает расположение дрен-собирателей по периметру защищаемого здания или сооружения, образуя подобие кольца, уложенного с уклоном, обеспечивающим сток воды в пониженное место рельефа. Если это невозможно по тем или иным причинам, то вода может аккумулироваться в специальной емкости, откуда она должна периодически удаляться насосами.

Для защиты помещений существующих подвалов применяется дренаж горизонтального типа: в бетонном полу подвала прорезаются борозды, на грунтовое основание укладывают дренажные трубы, отводящие воду в приямок подвала и далее — в ближайший водоприемник, расположенный ниже сети дренирующих труб. Возможно также понижение уровня грунтовых вод с помощью простейших инжекторов. В этом случае приямок, в который собираются воды из дрен, устраивается непосредственно в подвале. В приямок опускается конец трубы с запорным вентилем. Другой конец подсоединяется к системе труб (здесь один конец соединен с водопроводной системой, а другой открывается в канализационную систему). Движение воды в водопроводной системе создает разряжение в запорном устройстве, опущенном в приямок. При открывании вентиля вода из приямка увлекается водопроводной водой в канализацию. Такое устройство действует безотказно, хотя и требует некоторого расхода водопроводной воды. Не исключено и использование специального насоса для удаления воды из приямка.

При обследовании нарушенных фундаментов и стен зданий вследствие просадки грунтов часто приходится отмечать, что причиной является нарушение технологии производства работ. Распространенной ошибкой является заложение сборных железобетонных фундаментов на неподготовленных или нарушенных грунтах. Еще более опасно заиливание или затапливание котлована вешними водами. Своевременное удаление или закрепление таких фунтов значительно легче осуществить в процессе возведения здания, чем выполнять потом специальные меры по восстановлению несущей способности основания.

При строительстве 4-этажного административно-жилого корпуса был выбран излишний объем грунта. Ошибку исправили подсыпкой слабо уплотненного грунта, который разжижился весной во время оттаивания основания, так как котлован не был закрыт осенью. Частично возведенные стены просели вместе с фундаментом на 15—18 см. Полевая проверка установила, что произошло локальное нарушение свойств основания на глубину 0,4—1,2 м, причем зона максимальной просадки совпала с местом нарушения грунта на наибольшую глубину.

Для упрочнения основания в определенной последовательности (рис. 6.1.3) с каждой стороны фундамента участками выбирался слабый грунт на глубину до 1,2 м и это пространство заполнялось бетоном. Затем между монолитными бетонными элементами с помощью инъекторов нагнетался цементный раствор (соотношение Ц/В = 1/12—1/6). В результате упрочнения основания были остановлены деформации здания.

В качестве еще одного примера укрепления грунтов под фундаментом возведенного здания можно рассмотреть применение метода электросиликатизации.

В ходе геологических изысканий было установлено, что грунты, залегающие ниже подошвы фундамента многоэтажного административного здания в Ростове-на-Дону, представлены водонасыщенными уплотненными лессовыми породами с коэффициентом фильтрации К. = 0,08—0,002 м/сут. Закреплению подлежала вся просадочная толща ниже подошвы на глубину 6—7 м, т.е. до массива непросадочных грунтов. Учитывая малое значение коэффициента фильтрации и высокую степень водонасыщенности грунтов, закрепление производилось методом электросиликатизации. Применялась пакетная схема расположения инъекторов: два катодных, два анодных и один нейтральный. Раствор нагнетался в три центральных инъектора. Применение электрофильтрации позволило повысить коэффициент фильтрации до 0,3 м/сут, а прочность закрепленного грунта составила 0,4-0,5 МПа. Для полного захвата всей просадочной толщи закрепление производилось в 3—4 захватки по высоте (инъекторы наращивались навинчиванием глухих звеньев длиной 1,5 м).

Всего по периметру фундаментов было сделано 57 пакетных и 50 одиночных инъекций. Закрепление было выполнено в виде отдельных цилиндров-свай, опирающихся на непросадочный грунт. Инъекторы погружались под углом 10—15° к вертикали. Нагнетание раствора жидкого стекла (консистенции 1,13 г/см3) осуществлялось при силе тока 0,5 А/м длины анода. Наилучшие результаты получены при пропуске постоянного тока в массив закрепляемого грунта в течение двух суток после окончания инъекционных работ.

В результате проведенных работ деформации здания полностью прекратились.

<<<Содержание