Современные технологии строительства и реконструкции зданий - Геннадий Бадьин

Пример 1. Вокруг трубчатой металлической сваи диаметром 325 мм, заглубленной на 8 м, на расстоянии 0,6 м были установлены 4 СОУ парожидкостного типа с термоизолированным соединительным теплопроводом на глубину 3,5 м, что соответствовало середине глубины промораживаемой зоны, мощность которой при глубине сезонного естественного промерзания 2,0 м была принята 3,0 м.

При установлении отрицательной среднесуточной температуры наружного воздуха СОУ автоматически включились в работу, и начался процесс промораживания грунта вокруг сваи. Через 10 суток температура грунта в промораживаемой зоне достигла -3 °С, а за последующие 20 дней составила -6° С. После промерзания грунта в заданном интервале глубины от -2,0 до 5,0 м произошло дальнейшее понижение температуры мерзлого грунта до -8 °С, увеличение прочности его смерзания со сваей и сил, удерживающих сваю от выпучивания. Процесс промораживания контролировался с помощью наблюдательных температурных скважин, пробуренных в зоне промораживания. Как в период искусственного промораживания, так и в течение последующего зимнего сезона перемещения сваи не наблюдалось.

Пример 2. Был применен также физико-химический способ повышения прочности смерзания грунтов основания со сваей. Он заключался во введении в грунтовый массив перед промораживанием водного раствора поливинилового спирта (ПВС) 1 % концентрации. Результаты испытания сваи на выдергивающую нагрузку показали, что удерживающие силы для песков повысились в 4 раза, а для суглинков – в 5 раз.

Предохранение фундамента от морозного пучения описанным способом упрощает, сокращает и ускоряет технологические операции, не требует выполнения большого объема трудоемких земляных работ по замене пучинистых грунтов в основании фундамента.

Предлагаемое техническое решение может быть эффективно использовано при строительстве новых и эксплуатационном обслуживании существующих объектов, при противоаварийных мероприятиях на линиях электропередач в сложных климатических и геокриологических условиях северных районов.

Способ выравнивания сооружений

Способ выравнивания сооружений (рис. 4.2) включает замораживание, оттаивание грунта и его экскавацию. В основании фундамента бурят управляющие и выпускные вертикальные скважины, замораживание и оттаивание грунта осуществляют, опуская в управляющие скважины поочередно замораживающие и нагревательные элементы. Экскавацию грунта осуществляют через выпускные скважины путем выдавливания полученной пасты под действием веса выравниваемого сооружения. В случае бесскважинной технологии замораживание и оттаивание грунта осуществляют при циклическом охлаждении-нагреве фундамента за счет изменения температуры окружающей среды, с утеплением части фундамента в зимний период, а экскавацию грунта осуществляют путем выдавливания полученной пасты под действием веса выравниваемого сооружения. Технический результат состоит в упрощении технологии выравнивания крена при сокращении мокрых технологических процессов.

Рис. 4.2. Способ выравнивания сооружений: 1 – фундамент; 2 – грунт; 3 – скважина; 4 – выпускные скважины; 5 – вентиль; 6 – охлаждающий элемент; 7 – компрессор

Способ исправления положения здания, сооружения, подвергшегося неравномерному морозному пучению

По данному способу поочередное замораживание и оттаивание грунта осуществляют в пределах слоя сезонного промерзания грунта вокруг свай, выпученных на величину, не превышающую разности максимальной и минимальной величин выпучивания свай фундамента. Вокруг свай, выпученных на величину, превышающую вышеупомянутую разность, осуществляют замораживание грунта ниже глубины его сезонного промерзания с защемлением нижних концов этих свай в промороженном грунте для исключения их дальнейшего выпучивания. Причем фиксацию положения здания, сооружения осуществляют после его выравнивания, а поочередное замораживание и оттаивание грунта в пределах слоя его сезонного промерзания прекращают. Замораживание грунта ниже глубины его сезонного промерзания с защемлением нижних концов свай в промороженном грунте осуществляют постоянно или с перерывами, начало и конец которых определяют путем замера температуры промороженного грунта при достижении ею значений, равных соответственно –5 и –0,5 °C. Замораживание осуществляют с помощью термоустройств.

Техническое решение может быть эффективно использовано при ремонтно-восстановительных работах с широким распространением сезоннопромерзающих пучинистых грунтов.

Способ усиления фундамента здания

Способ усиления фундамента здания, сооружения предусматривает пересадку фундамента на выносные и/или подводимые под его подошву сваи и включает размещение трубчатых секций свай соответственно под фундаментом, преимущественно в образованных в нем или в стене штрабах, и/или над выносными, преимущественно внутрь здания, за контур фундамента в плане балками. Далее осуществляют вдавливание секций сваи, их соединение с последующей секцией трубчатой муфтой и бетонирование голов сваи. Новым является то, что перед вдавливанием секцию сваи размещают в инвентарной кольцевой обойме гидравлического домкрата, длина которой не более длины секции сваи, а ее внешний диаметр превышает диаметр секции сваи, по крайней мере, на 10 мм, вдавливание последней секции сваи осуществляют на величину, не превышающую длину инвентарной кольцевой обоймы, а после вдавливания последней секции сваи кольцевую обойму извлекают и одновременно с бетонированием голов свай бетонируют образованную после извлечения кольцевой обоймы полость.

Грунтовые анкеры

Грунтовые анкеры (рис. 4.3) обычно выполняют для удержания борта котлована или для повышения устойчивости откосов. Ограждение котлована с анкерами позволяет производить работы в котловане без каких-либо ограничений, в отличие от применения распорной системы, когда приходится работать в стесненных условиях.

Устройство грунтовых анкеров можно выполнять по различным технологиям.

Рис. 4.3. Устройство грунтовых анкеров

Противофильтрационные завесы

Противофильтрационные завесы (водонепроницаемые ограждения) применяют при строительстве подземных автостоянок в близости, а чаще непосредственно под строящимися административными или жилыми зданиями.

При строительстве котлованов в обводненном состоянии применяется традиционный способ «стены в грунте» или опускной крепи до водоупора с последующей разработкой грунта под защитой водонепроницаемого ограждения (рис. 4.4 и 4.5).

Рис. 4.4. Крепление бортов котлована

Рис. 4.5. Крепление дна котлована

Способы закрепления слабых грунтов

Закрепление грунта совместным затвердеванием грунтоцементной и буронабивной свай

На участке, отведенном под строительство, проводят инженерно-геологические работы с определением количества, порядка залегания толщины и свойств грунта. В случае выявления наличия среди слоев грунта геологического элемента с просадочными свойствами, в нем возводят буронабивную сваю с использованием обсадной трубы путем полного замещения грунта бетонной смесью, а в остальных геологических элементах грунтового массива возводят грунтоцементные сваи по струйной технологии. В зависимости от порядка залегания слоев грунта в геологическом разрезе происходит чередование различных этапов закрепления грунта (осуществление заходок) – по струйной технологии или возведением буронабивной сваи. Каждую следующую заходку осуществляют после того, как свая, возведенная предыдущей находкой, наберет прочность, достаточную для удержания закрепляемого при последующей заходке грунта. Буронабивные и грунтоцементные сваи возводят соосно.

Пример. Геологические изыскания грунта под площадкой, планируемой под строительство, показали наличие полости над коренным грунтом на глубине 9,6 м, высотой 0,85 м, а также слои слабого текучепластичного суглинка. Первой заходкой по закреплению грунта помещают обсадную трубу диаметром 1,3 м с опорой на коренной грунт, внутрь и на дно которой помещают шнек, в процессе подъема которого изымают проблемный грунт одновременно с полной заменой его на закачиваемую под пяту шнека бетонную смесь, на длину 1,0 м. Обсадную трубу и шнек вынимают. Через 12 ч после окончания закачивания бетонной смеси в процессе последующей второй заходки возводят соосно с буронабивной грунтоцементную сваю по однокомпонентной струйной технологии диаметром 1 м, длиной 8,6 м. Совместное затвердевание грунтоцементной и буронабивной свай позволяет повысить качество и несущую способность сваи, возводимой из закрепленного грунта, в том числе за счет дополнительно возникающих сил трения (за счет частичного взаимопроникновения грунтоцемента и бетона), а также существенно (на 80 %) сэкономить расход бетона за счет укрепления грунта по струйной технологии, вместо сооружения сплошной буронабивной сваи длиной 9,6 м.