ТЕХНОЛОГИЯ ГЛУБИННОГО УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ ЩЕБЕНИСТЫМИ СВАЯМИ

АННОТАЦИЯ

В данной работе описан способ усиления грунтов при возможных снижениях физико-механических нагрузок оснований фундаментов методом щебенистых свай. Эта технология применима для большинства грунтовых условий, широкого спектра нагрузок и типов фундаментов (мелкого заложения, плитных, металлических оснований). Усиление грунтов позволит использовать для нового строительства земельные участки, имеющие заведомо низкие строительные показатели, а также восстанавливать корректную работу несущих элементов существующих зданий. Простота изготовления, а также широкие возможности устройства данных свай в самых разнообразных грунтовых условиях делают эту технологию одним из самых гибких методов усиления грунтов основания.

ABSTRACT

This article describes a method for strengthening soils with possible reductions in the physical and mechanical loads of the foundations by the method of crushed piles. This technology is applicable for most ground conditions, a wide range of loads and types of foundations (shallow laying, slab, metal foundations). Soil reinforcement will allow the use of land plots for new construction that have obviously low construction indicators, as well as to restore the correct operation of the load-bearing elements of existing buildings. The simplicity of manufacturing, as well as the wide possibilities of arranging these piles in a wide variety of soil conditions, make this technology one of the most flexible methods of strengthening the foundation soils.

Ключевые слова: потеря устойчивости, основание и фундаменты, щебенистые сваи, грунты.

Keywords: loss of stability, foundation and foundations, crushed piles, soils.

Введение

При проектировании и строительстве зданий и сооружений на слабых грунтах толщиной более 7 м, с модулем деформации от 5 до 10 МПа, а также низкой водопроницаемостью появляется потребность преобразовать их физико-механические свойства путем уплотнения грунта с помощью различных технологий. Что приводит к увеличению плотности, дегрессии влажности и, в результате, к повышению деформационных и прочностных свойств. Также позволяет повысить расчетную величину несущей способности и уменьшить расчетную осадку основания. Безусловно, следует оценить экономическую эффективность модификации слабого грунта разными методами, так как иногда предлагают дорогой и кардинальный метод, который состоит из 2 стадий: полная замена слабых грунтов или замена их новым искусственным основанием из утрамбованного грунта.

Строительство на слабых грунтах требует решить такие задачи, как: уплотнение грунтов, определение расчетных значений деформационных и прочностных характеристик уплотненного грунта.

Слабые грунты

Слабые грунты – связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0,075 МПа или модуль осадки более 50 мм/м при нагрузке 0,25 Мпа (модуль деформации ниже 5,0 Мпа).

К слабым грунтам относят сильносжимаемые и насыщенные водой виды грунтов, которые теряют свои прочностные и несущие способности под воздействием внешней нагрузки. Чаще всего к таким грунтам относят мелкие пески, пылевато-глинистые, илистые и торфяные.

Строительство на таких грунтах требует ответственного подхода к нулевому циклу работ и выполнение тщательных инженерно-геологических изысканий. Такие изыскания необходимо проводить для получения полной информации о геологическом строении территории, физико-механических параметров грунтов, их прочности, химико-коррозионной активности, гидрогеологических параметров и возможности их изменений в процессе возведения и эксплуатации проектируемого объекта, обеспечения мероприятий по защите конструкций от неблагоприятных воздействий геологической среды, физико-геологических и физико-химических явлений и процессов.

В последствии полученных данных выбирают наиболее оптимальные со всех точек зрения тип и глубину заложения фундамента с учетом всех вероятных факторов, влияющих на процесс строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Технологии усиления грунтов

При новом строительстве на слабых грунтах необходимо стабилизировать грунт для устранения деформаций и подвижек используя механические способы усиления оснований:

Буронабивные щебенитые сваи в настоящее время широко используются при армировании толщи слабых водонасыщенных грунтов и служат составным элементом несущего столба в виде грунтового цилиндра, вмещающего щебенистую сваю в свайном основании плитного фундамента.

Преимущество буронабивной сваи заключается в том, что она изготавливается методом глубинного уплотнения путем принудительного внедрения щебня в забой лидирующей скважины, таким образом в окружающем грунте возникают радиальные и тангенциальные напряжения, которые уплотняют и консолидируют грунты, к тому же свая в процессе этого уплотняется и служит дреной для удаления воды из окружающего грунта.

Возникшая объемная деформация может быть определена отношением площадей поперечного сечения сваи и грунтового цилиндра, т.е. , по величине которой можно определить модуль деформации по компрессионной кривой слабого грунта, т.е. . В зависимости от диаметра сваи и шага сваи можно добиться заданных параметров осадки и несущей способности.

Грунтоцементные сваи. Технология изготовления таких свай заключается в том, что грунтоцементные колонны изготавливают при помощи специального буросмесительного инструмента, состоящего из полой штанги и специального рабочего органа. В процессе бурения происходит размельчение и перемешивание грунта с водоцементным раствором или другими химическими реагентами (зола, шлак, бетонит и др.) подаваемыми по полой штанге.

Один из плюсов применения такой технологии заключается в том, что можно использовать в жилых районах и местах с высокой плотностью застройки. Преимуществом данного метода можно назвать то, что он подходит для применения в условиях высокой сейсмоактивности. Данная технология не предусматривает перевозку и доставку материалов к строительной площадке, вследствие этого занимает меньше времени и средств. Сваи не транспортируются, а создаются на месте. Готовые сваи прочно сцепляются с грунтом, что намного надёжнее. Данная технология позволяет создавать сваи любого диаметра.

Применение в проектной документации

На данный момент действующей нормативной документации для подобных решений не существует. Для возможности применения данной технологии в проектных решениях необходима разработка нормативной документации, которая позволит в последствии при прохождении экспертизы получать положительное заключение.

При разработке проектной документации стадии «Проектная документация» для применения данного метода усиления грунтов необходима разработка компаниями, применяющими технологию усиления грунтов щебенистыми сваями, методических пособий по проектированию, а также специальные технические условия.

Список литературы:

1. Официальная публикация патента РФ № 2338032. Авторы: Саурин Анатолий Никифорович (RU), Ильичев Вячеслав Александрович (RU), Жадановский Борис Васильевич (RU), Саурин Ярослав Анатольевич (RU), Редькина Юлия Вячеславовна (RU), Милютин Денис Николаевич (RU). Публикация патента: 10.11.2008 г.
2. Статья: «Использование щебеночных свай ускоряет строительство». Автор: Максим Еланский. Строительный Еженедельник №41 (678) от 30.11.2015 г.
3. Статья: «Уплотнение грунтов основания фундаментов щебенистыми сваями». А.В. Петров, генеральный директор, ООО «Предприятие «Иркут-Инвест», к.т.н. 23.07.2016 г.
4. Деген У., Долгов П., Смоленков В. Использование щебеночных песчаных свай для усиления слабых грунтов основания // Betterground GmbH (Германия, Мюнхен) и ООО «ГЕОИЗОЛ» (Россия, Санкт-Петербург), 2015 г.
5. ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация. М.: Стандартинформ, 2013