CC BY
13
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА
УДК 624.138:[624.132.3:666.94]
__А
А. I. ЮХИМЕНКО
* Кафедра «Промислового та цивiльного буд1вництва», Запор1зька державна гнженерна академш, пр. Соборний, 226, Запор1жжя, Укра!на, 69006, тел. +38 (095) 447 13 65, ел. пошта winner.wcar@gmail.com, ОЯСГО 0000-0003-4231-9602
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПРОЦЕС1В УТВОРЕННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНИХ АРМОЕЛЕМЕНТ1В ДЛЯ УКР1ПЛЕННЯ ГРУНТ1В ОСНОВ СПОРУД ЗА БУРОЗМ1ШУВАЛЬНОЮ ТЕХНОЛОГИЮ
Мета. Дослщити процес утворення горизонтальних грунтоцементних армоелеменпв та виявити вплив обертального 1 лшшного рух1в робочого органу - бурозмшувача на формування характеристик грунтоцеме-нтну. Методика. Влаштування експериментальних горизонтальних грунтоцементних армоелеменпв вико-нано по бурозмшувальнш технологи. Дослщжений вплив технолопчних фактор1в на процес утворення горизонтальних грунтоцементних армоелеменпв та на формування мехашчних характеристик грунтоцемент-ну. Дослвдження мехашчних характеристик виконувалось неруйшвним ударно-1мпульсним методом. Результати. Для забезпечення можливосп дослвдити вплив технолопчних чиннишв на формування мехаш-чних характеристик одношвидшсний станок горизонтального буршня удосконалений надшенням станка трьома швидкостями обертального та лшшного рух1в трилопатевого бурозмшувача ново! конструкцп. При утворенш горизонтальних грунтоцементних армоелеменпв в укршлюючш товщ1 грунту на р1зних дшянках по довжиш, бурозм1шувачу задавали р1зш технолопчш параметри. Шсля 7 д1б твердшня грунтоцементно! сумш1 армоелементи розкривались 1 через кожш 7 д1б подальшого твердшня дослвджувались. Наукова новизна. Встановлена залежшсть змши мехашчних характеристик грунтоцементну в1д змши технолопчних параметр1в !х утворення. Практична значимiсть. Результати дослщжень забезпечують можли-в1сть встановлення рацюнальних технолопчних режим1в тдсилення основ споруд для отримання необхвд-них характеристик грунтоцементних армоелеменпв.
Ключовi слова: технолопя тдсилення основ грунпв; армування грунту; грунтоцемент; технолопчш фак-тори; ударно-1мпульсний метод; рацюнальш параметри
Вступ
Буд1вництво та експлуатащя об'екпв на те-ритор1ях з1 складними грантовими умовами за-знають значних складнощ1в. Проблеми експлу-атаци буд1вель та споруд пов'язаш 1з великою кшьюстю деформацш р1зного виду, яю вини-кають по р1зним причинам, але часпше внасл1-док нер1вном1рних деформацш основ через по-пршення властивостей грунт1в при негативному вплив1 техногенних чинниюв, наприклад замочуванш. Тому часто виникае нагальна проблема укршлення грунт1в з метою змщнення основ деформованих об'екпв.
1снують р1зш способи укршлення грунт1в у том1 числ1 армуванням. Але бшьшють техноло-гш зор1ентоваш на армування в вертикальному напрямку. Це ускладнюе !х застосування для тдсилення основ фундамент1в юнуючих деформованих буд1вель, що призводить до необхщ-
ност демонтажу або порушення !х елемент1в та послщуючого !х вщновлення.
Бшьш ефективним способом тдсилення основ юнуючих споруд е горизонтальне армування грунпв, при якому тд фундаментами деформованих споруд утворюють армуюч1 елементи. Актуальнють горизонтального армування полягае в тому, що даним способом мож-ливо тдсилити основу без руйнування буд1ве-льних конструкцш юнуючих споруд чи прибу-дованих або вбудованих примщень. Ця обста-вина досягаеться тим, що армуюч1 елементи утворюють ¡з котловашв або траншей, виготов-лених за межами буд1вель або споруд, що дае можливють змщнення основ без зупинки !х експлуатаци та без вщселення мешканщв.
Технолопя тдсилення основ армуванням грунтоцементними елементами мае досить широкий спектр необхвдносп застосування в народному господарствь В каттальному буд1в-
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
ництвi [1-3]; при захисп пошкоджених будiвель вiд подальших деформацiй [4]; при укрiпленнi наситв [5, 6], у т.ч. наситв залiзничних колiй, захистi споруд вщ зсувiв [7] та iн.
Для армування грунпв з метою тдсилення основ споруд застосовують рiзнi технологи. Для тдсилення земляного полотна, шдвищення стшкост укосiв залiзничних колiй застосовують геотекстильт матерiали [8, 9]. Даш технологи досить ефективт в каштальному будiвни-цтвi. Але при !х застосуваннi для юнуючих споруд виникають суттeвi проблеми.
Як сказано вище, при пiдсиленнi основ ю-нуючих споруд бiльш ефективно застосовувати технолопю горизонтального армування трунив, яка досить добре адаптована до вимог улашту-вання земельного полотна при виконанш каш-тального ремонту та модершзаци коли [10].
Вiдомий спосiб тдсилення основ в горизонтальному напрямку е пiдведення жорстких конструкцiй тд фундаменти шляхом !х задав-лювання в грунт основи [11]. Такий спошб за-безпечуе високу несучу спроможнють основи, але вiн потребуе занадто потужний та габарит-ний прес для задавлювання труб, залiзобетон-них чи других конструкцiй, спошб складний у застосуваннi та занадто вартюний.
Пiдсилюють основи в горизонтальному напрямку шляхом укршлення грунпв силшатиза-цiею, для чого iз котловану забивають iн'ектори в горизонтальному напрямку i через них нагштають розчин силiкат натрiю [12]. Через не технолопчнють способу i значну вар-тiсть рiдкого скла метод застосовуеться досить рщко.
Горизонтальне пiдсилення основ виконують також iз застосуванням пневмопробiйникiв, якими iз котловану пробивають горизонтальну свердловину i по^м в И порожнинi рiзними те-хнологiями утворюють жорсткий елемент [13].
В останнш час все бшьш широкого впрова-дження набувае бурозмшувальний спосiб по-лiпшення властивостей трунив шляхом !х армування грунтоцементними елементами
Бурозмiшувальна технологiя (БЗТ) армування грунпв застосовуеться в рiзних напрям-ках для рiзних цшей. Горизонтальне армування грунтiв частiше застосовуеться для укршлення основ юнуючих будiвель при реконструкци та при захисп пошкоджених будiвель вiд подальших деформацш [14].
В науково-технiчних джерелах досить добре висв^леш результати дослщжень властивостей грунтоцементну, способи впровадження БЗТ та iн., але недостатньо розглянут питання ролi та впливу технолопчних чинникiв на процес утворення горизонтальних грунтоцементних армуючих елеменпв (ГЦАЕ) та формування !х мщнюних характеристик.
Мета
Дослiдити процес утворення горизонталь-них ГЦАЕ та виявити вплив обертального i л> ншного рухiв робочого органу - бурозмшувача на формування характеристик грунтоцементну.
Методика
Укрiплення грунту здiйснено горизонталь-ним армуванням ГЦЕ по бурозмiшувальнiй технологи. Бурозмiшувальнi процеси - руйнування грунту, подрiбнення зруйнованого грунту, про-сочування водоцементною суспензiею, перем> шування грунтоцементно! сумiшi виконувалось розробленим трилопатевим бурозмшувачем за-мiсть юнуючого однолопатевого. Бурозмiшува-льнi процеси виконувались за допомогою удо-сконаленого станка горизонтального буршня, надiленого трьома швидкостями обертального та лiнiйного рухiв бурозмшувача, замiсть однош-видкiсного iснуючого. Експериментальш досл> дження технологи утворення ГЦАЕ та впливу технолопчних факторiв на формування характеристик грунтоцементну виконано в польових умовах. ГЦАЕ утворювали шляхом змiни техно-логiчних параметрiв на рiзних дiлянках по дов-жинi. Пюля твердiння ГЦАЕ на протязi 7 дiб вони були розкрип i дослiдженi через кожш на-ступнi 7 дiб твердiння. Дослiдження змiни характеристик грунтоцементну на вiдповiдних д^-нках вщбувалось неруйнiвними методами, а також шляхом вщбору зразюв на дшянках змiни технологiчних параметрiв та !х дослiдження на гiдравлiчному преш.
Результати
Основним технологiчним процесом в БЗТ е бурозмшування, який включае в себе: рiзання грунту, його подрiбнення, просочування подрi-бненого грунту водоцементним розчином та ретельне перемшування грунтоцементно! су-мiшi. Головним технолопчним iнструментом
© А. I. Юхименко, 2016
99
при виконанш дано1 технолопчно1 операци е бурозмшувач. Розроблена та виготовлена нами нова конструкщя трилопатевого бурозмшувача (патент Укра1ни №73029) [15], на вщм1ну вщ юнуючо! однолопатево1, показала досить добр1 результати у вс1х вщношеннях. Дана конструкщя складаеться 1з трьох лопатей (рис. 1). Права лопать мае вигляд нисхщних р1жучих елемен-т1в, середня - плоска пластина, л1ва - ¡з висхщ-ними р1жучими елементами, яю жорстко з'еднаш м1ж собою. Кожна лопать мае свою функщю та призначення.
Рис. 1. Трилопатевий бурозмiшувач
Вщ товщини стружки р1зання та ступеню подр1бнення зруйнованого грунту залежить яюсть просочування його цементною суспенз> ею i перемшування сушш^ що впливае на яюсть утворення ГЦЕ.
Запропонований бурозмiшувач поступово врiзаеться в грунт при його обертанш та осьо-вому перемiщеннi буровим станком i руйнуе грунт на початковому еташ у виглядi конуса. Розглянемо схему рiзання та подрiбнення грунту. На рис. 2 схематично показаний розрiз грунту на початковш стадп врiзання та руйнування грунту.
Рис. 2. Схема для визначення товщини стружки р1зання грунту при бурозм1шувальнш технологй' укршлення
Поперечний перер1з форми зруйнованого грунту на початковш стади мае конусопод1бний вигляд. Висота конуса по вю1 к дор1внюе висот нижньо1 лопат1, д1аметр основи конуса й мае розм1р довжини середньо1 лопат1, тв1рна конуса I дор1внюе довжиш бокового ребра нижньо1 лопать Площина перер1зу конуса вр1зання бу-розмшувача в грунт мае форму трикутника АВС, кут при вершит конуса <АСВ=а.
Для визначення товщини р1зання стружки приймаемо припущення, що бурозмшувач при обертанш ¡з швидюстю ю об/хв { осьовому пе-ремщенш и м/хв вр1заеться в грунт { описуе за один оберт елементарну кошчну поверхню 1з висотою к, елементарний розр1з якого мае форму елементарного трикутника аЬС. Товщина стружки, яка зр1заеться ножем бурозмшувача V буде дор1внювати катету ао елементарного трикутника аоС. 1з сшввщношення сторш АаоС маемо:
V = a0 =0С у = к (1)
де к - висота елементарно! кошчно! поверхш, яка дор1внюе глибиш вр1зання (занурювання) бурозмшувача за один його оберт.
Удосконалений станок горизонтального бу-ршня мае три швидкост осьового перемщення и1=0,44 м/хв., и2=0,68 м/хв., и3=0,92 м/хв. { три швидкост обертань бурозмшувача ю1=86 об/хв., ю2=112 об/хв., ю3=138 об/хв. Для прикладу розрахунку приймаемо середш швидкост и2=0,68м/хв. 1 ю2=112 об/хв. Довжина середньо! лопат1, яка обумовлюе д1аметр руйнування грунту 1, отже, д1аметр формування ГЦЕ дор1внюе й=300 мм, висота нижньо! лопат бурозмшува-ча к=180мм. При таких конструктивних { тех-нолопчних параметрах час занурювання буро-змшувача в грунт вщбуваеться за:
h 180 мм v 680 мм/хв
= 0,264 « 0,26хв. (2)
Величина занурювання бурозмiшувача в грунт за один оберт дорiвнюе:
V 680 мм/хв
h = — =-'— = 6,1мм / об . (3)
n 112об/хв
Тодi товщина стружки рiзання грунту буде: V = h •tg^ = 6,1мм-0,833 = 5,1мм. (4)
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2016, № 10
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
ÜKpiM конструктивних napaMeTpiB бурозм> шувача на процес формування ГЦЕ впливають технологiчнi параметри. При розрахунках не-сучо! здатностi та деформативностi при проек-тyваннi yкрiплених основ виникають питання по механiчним та деформацшним характеристикам yкрiплених rрyнтiв. В зв'язку з цим було дослщжено питання впливу технолопчних фак-торiв на формування цих характеристик при влаштуванш ГЦЕ.
В процесi експериментальних дослiджень були виготовленi ГЦЕ при рiзних комбiнацiях змiни технологiчних параметрiв - швидкостi обертань та лшшно! швидкостi бyрозмiшyвача. Пiсля тyжавiння на протязi 7 дiб ГЦЕ були роз-критi та дослiдженi на предмет: набору мщшс-них показниюв у часi, поверхнево! твердостi ГЦЕ та мщносп на стиск через кожш 7 дiб тве-рдшня; дослiджена змiна цих показникiв по довжиш ГЦЕ при змiнi технолопчних чинни-кiв; дослiджене питання ашзотропи грунтоце-ментну.
ГЦЕ по довжинi !х утворення подiлили на дiлянки у вщповщносп до тих чи шших показ-никiв швидкостi обертань та лшшно! швидкостi руху бyрозмiшyвача. Кожна д^нка розмiчена iз iнтервалом 10 см на д^нки, на яких набира-лася статистика вимiрювання поверхнево! тве-рдостi на рiзних етапах дослщжень неруйшв-ним методом, та на яких вщбиралися монолiти тсля 35 дiб твердiння для лабораторних досл> джень призмово! мiцностi на стиск з метою ви-явлення впливу технолопчних чинниюв на те-нденцiю змiни вказаних характеристик. Даш цих дослщжень будуть використанi при розро-бцi рекомендацiй з рацюнального вибору еле-ментiв технологiчного процесу при пiдсиленнi основ фyндаментiв укршленням rрyнтiв дефор-мованих бyдiвель, споруд шляхом горизонтального армування грунтоцементними елемен-тами за БЗТ.
Твердють грунтоцементну утворених ГЦАЕ дослiджyвалась неруйшвним ударно-iмпyльсним методом за допомогою вишрюва-льного приладу «Ошкс». Даний метод заснова-ний на принцип кореляцшно! залежностi пара-метрiв ударного iмпyльсy вiд пружно-пластичних властивостей контрольованого ма-терiалy.
Прилад складаеться iз електронного блоку i склерометра. Процес замiрювання твердостi ГЦЕ показаний на рис. 3. Для виконування за-
мiрiв зусиллям пружини приладу iндентором склометра наноситься удар по замiрювальнiй поверхнi. При yдарi перетворювач виробляе сигнал, пропорцiйний поверхневш твердостi предмета замiрювання, який рееструеться елек-тронним блоком i перетворюеться в цифровий показник в МПа.
Рис. 3. Вим1рювання твердосп грунтоцементу приладом «Ошкс-2,5»
За даними цих вимiрювань побyдованi гра-фiки (рис. 4) змши твердостi грунтоцементу в залежност вiд змiни швидкостi обертань буро-змiшyвача (див. рис. 4,а) та при змш швидкостi лiнiйного руху (див. рис. 4,6).
Дослщжувалась також призмова мiцнiсть на стиск по довжиш ГЦЕ на дшянках змши технолопчних параметрiв. Для цього на вщповщних дiлянках полою коронкою вщбиралися цилшд-ричнi монолiти з яких виготовлялися дослщш зразки i дослiджyвались на стиск на гiдравлiч-ному пресi (рис. 5). На рис. 6 показаний графк розпод^ призмово! мiцностi на стиск по довжиш ГЦЕ при рiзних технолопчних параметрах.
Анатз наведених графшв вказуе на загаль-ну тенденщю змiни вiдповiдних характеристик механiчних властивостей грунтоцементну при змш технологiчних параметрiв при yтвореннi ГЦЕ, а саме: а) зi збiльшенням швидкостi обертань бурозмшувача на всiх етапах твердшня грунтоцементно! сyмiшi рiвень мехашчних характеристик збiльшyеться; б) при шдвищенш лiнiйно!' швидкостi значення характеристик на-впаки зменшуеться, що свщчить про попршен-ня умов бурозмшування.
Результати даних дослiджень використанi при розробщ рекомендацiй по рацiональномy вибору технолопчних ршень горизонтального армування грунпв.
а)
б)
Рис. 4. Графши змши поверхнево! твердосл в залежносп вщ змши швидкостей бурозмшувача (через 28 д1б
твердшня): а - обертального руху; б - лшшного руху
а)
б)
в)
Рис. 5. Дослщження призмово! мщносп ГЦЕ: а) - процес вщбору монолтв з ГЦЕ; б) - вщбраш та шдготовлеш зразки для випробування; в) - пдравл1чний прес та зруйнований зразок
Рис. 6. Графш змши призмово! мiцностi по довжинi ГЦЕ при змш лшшно! та обертально! швидкостей
бурозмiшувача (у вiцi 35 дiб твердiння)
В процесi даних дослiджень встановлено, що на вщмшу вiд природно! структури грунта, де ашзотрошя досягае суттевих значень, ашзо-тpопiя грунтоцементу в ГЦЕ швелюеться - при-змова мiцнiсть зразюв, вiдiбpаних в поздовж-ньому i поперечному напрямках в одних i тих же зонах (торцевих) ГЦЕ, мае практично щен-тичне значення - вiдповiдно 3,52 i 3,54 МПа, що свщчить про iзотpопнiсть грунтоцементу.
Наукова новизна та практична значимкть
За результатами роботи встановлена залеж-нiсть змiни механiчних характеристик грунто-цементну вiд змiни технолопчних паpаметpiв !х утворення. Результати дослщжень забезпечу-ють можливiсть встановлення рацюнальних технологiчних pежимiв пiдсилення основ спо-руд для отримання необхвдних характеристик грунтоцементних аpмоелементiв.
Висновки
1. Процес бурозмшування зруйнованого та подpiбненого грунту iз водоцементним розчи-ном залежить вiд ступеню подpiбнення зруйно-ваного грунту, тому розглянуто питання технологи piзання грунту новою трилопатевою конс-тpyкцiею бypозмiшyвача.
2. На яюсть утворення горизонтальних ГЦЕ впливають технолопчш чинники - швидкiсть обертань робочого органу - бурозмшувача та швидюсть його лiнiйного пеpемiщення. Встановлено, що мехашчш характеристики грунто-цементну тдвищуються зi збiльшенням обертань i навпаки зменшуються при збшьшенш лшшно! швидкостi, що вказуе на попршення умов бypозмiшyвання.
3. Експериментально встановлено, що ашзо-тpопiя грунтоцементну в горизонтальних ГЦЕ
нiвелюеться внаслщок коpiнноl змiни структури грунту при руйнуванш, пеpемiшyваннi зруйнованого грунту iз водоцементною сyспензiею та твердшня сyмiшi.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Зоценко, М. Л. Досвщ i перспективи шдсилення основ вертикальними грунтоцементними еле-ментами у мюькому буд1вництв1 [Текст] / М. Л. Зоценко, Ж. М. Бовкун, В. I. Маляренко // Бетон и железобетон в Украине. - 2006. - № 6.
- С. 24-28.
2. Петренко, В. И. Обоснование параметров химического закрепления грунтов при строительстве Киевского метрополитена [Текст] / В. И. Петренко, В. Д. Петренко // Мости та тунелт теория, дослщження, практика. - 2013. - Вип. 4. -С. 60-66.
3. Shibazaki, M. State of Practice of Jet Grouting [Тех^] / M. Shibazaki // Grouting and Ground Treatment: Proceedings of the Third International Conference. New Orleans, Lousiana, 2003, Volume 1, pp. 198-217.
4. Степура, И. В. Горизонтальное армирование грунтов в основаниях зданий [Текст] / И. В. Степура, В. С. Шокарев, А. В. Павлов, Р. В. Самченко, С. И. Степура // М1жвщомчий наук.-техн. Зб. Наук. Праць (бyдiвництво). -Кив : НД1БК, 2007. - Вип. 66. - С. 117-122.
5. Крысан, В. И. Армирование насыпи подходов земляного полотна к путепроводу грунтоцемен-тными сваями [Текст] / В. И. Крысан, В. В. Крысан // Бyдiвельнi конструкцп : мiжвiд. наук.-техн. зб. - Ки!в : НД1БК, 2007. - Вип. 66.
- С. 204-211.
6. Harris, R. R. W. Construction of a jet mix cut-off of Thika Dam. Kenya. [Текст] / R. R. W. Harris, J. Morey // Proc. Couf. Grouting in the Ground. Bell A. L. Ed. Lust. Of Civil Engineers, London, 2004, рр. 155-171.
7. Великодний, Ю. Й. Змша характеристик мщно-CTi грунтш при !х закршленш за допомогою це-
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2016, № 10
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
ментаци [Текст] / Ю. Й. Великодний, М. Л. Зо-ценко, I. I. Карцева, А. М. Ягольник // Буд1ве-льш конструкци : м1жшд. наук.-техн. зб. - Ки!в : НД1БК, 2008. - Вип. 71. - кн. 2. - С. 51-60.
8. Петренко, В. Д. Дослвдження пвдвищення несу-чо! здатносп земляного полотна для швидшс-ного руху потяпв [Текст] / В. Д. Петренко, В. П. Купрш, М. А. Л1сневський, В. М. М. Алх-дур // Мости та тунелт теор1я, дослвдження, практика. - 2012. - Вип. 2. - С. 50-55.
9. Менейлюк, А. И. Методика экспериментальных исследований устойчивости откосов, армированных геотекстильными материалами [Текст] / А. И.Менейлюк, А. В.Федорук // Ресурсоеконо-мш матер1али, конструкци, буд1вл1 та споруди. - 2006. - № 14. - С. 415-420.
10. Правила улаштування основно! площадки земляного полотна при виконанш капитального ремонту та модершзацп коли [Текст]: ЦП-0203 Затв.: Наказ Мштрансу та зв'язку Укра!ни ввд 25.12.2008, № 557-ЦЗ / Мш-во трансп. та звязку Укра1ни. - Ки1в, 2009. - 44 с.
11. Саурин, А. Н. Основания фундаментов - шпа-льный распредилитель [Текст] / А. Н. Саурин, Ю. А. Багдасаров // Труды международного семинара по механике грунтов, фундаментостро-
*
А. И. ЮХИМЕНКО
ению и транспортным сооружениям. - Москва, 2000. - С. 80-83.
12. Губкин, В. А. Усиление оснований и фундаментов при реконструкции зданий и сооружений [Текст] / В. А. Губкин, Н. Б. Соловьев, В. Г. Голиков // Буд1вельш конструкци : зб. наук. праць.
- Ки1в : НД1БК, 2008. - Вип. 53. Кн. 1. -С. 89-94.
13. Бартоломей, А. А. Технология усиления оснований фундаментов с помощью управляемых пневмопробойников [Текст] / А. А. Бартоломей, Л. В. Янковский // Устройство и усиление фундаментов с улучшением строительных свойств грунтов оснований. Пенза, ПДЭНТЗ, 1991. -132 с.
14. Юхименко, А. И. О проблемах реконструкции зданий и способах их решения [Текст] / Р. В. Самченко, Л. В. Щербина, И. В. Степура, А. И. Юхименко // Известия вузов. Строительство - Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2013.
- Вып. 9(657) - С.115-122.
15. Пат. 73029 иА, МПК Е02Б 3/12 (2006.01). Буро-зм1шувальне долото: / I. В. Степура, Р. В Самченко, В. С. Шокарев, А. I. Юхименко, С. I. Степура (ИА); заявник 1 патентовласник Запор1зька державна 1нженерна академ1я (ИА). -№ и 201201856; заявл. 20.02.12; опубл. 10.09.12, Бюл. № 17. - 6 с.
* Кафедра «Промышленного и гражданского строительства», Запорожская государственная инженерная академия, пр. Соборный, 226, Запорожье, Украина, 69006, тел. +38 (095) 447 13 65, эл. почта winner.wcar@gmail.com, ОЯСГО 0000-0003-4231-9602
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ АРМОЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ ПО БУРОСМЕСИТЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Цель. Исследовать процесс образования горизонтальных грунтоцементных армоэлементов и выявить влияние вращательного и линейного движений рабочего органа - буросмесителя на формирование характеристик грунтоцемента. Методика. Устройство экспериментальных горизонтальных грунтоцементных армоэлементов выполнено по буросмесительной технологии. Исследовано влияние технологических факторов на процесс образования горизонтальных грунтоцементных армоэлементов и на формирование механических характеристик грунтоцемента. Исследование механических характеристик выполнялось неразрушающим ударно-импульсным методом. Результаты. Для обеспечения возможности исследовать влияние технологических факторов на формирование механических характеристик односкоростной станок горизонтального бурения усовершенствован оснащением станка тремя скоростями вращательного и линейного движений трехлопастного буросмесителя новой конструкции. При устройстве горизонтальных грунтоцементных ар-моэлементов в укрепляемой толще грунта на разных участках по длине, буросмесителю задавали различные технологические параметры. После 7 суток твердения грунтоцементной смеси армоэлементы вскрывались и через каждые 7 суток дальнейшего твердения исследовались. Научная новизна. Установлена зависимость изменения механических характеристик грунтоцемента от изменения технологических параметров их устройства. Практическая значимость. Результаты исследований обеспечивают возможность выбора ра-
Мости та тунелк теор1я, дослщження, практика, 2016, № 10
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
циональных технологических режимов усиления оснований сооружений для получения необходимых характеристик грунтоцементных армоэлементов.
Ключевые слова: технология усиления оснований грунтов; армирование грунта; грунтоцемент; технологические факторы; ударно-импульсный метод; рациональные параметры
_ *
A. I. YUKHYMENKO
* Department of Industrial and Civil Construction, Zaporizhzhya State Engineering Academy, Soborny Ave., 226, Zaporizhzhya, Ukraine, 69006, tel. +38 (095) 447 13 65, e-mail winner.wcar@gmail.com, ORCID 0000-0003-4231-9602
INVESTIGATION OF FORMATION OF HORIZONTAL REINFORCING ELEMENTS FOR CONSTRUCTION BASE STRENGTHENING BY SOIL-MIXING TECHNOLOGY
Purpose. Explore the process of formation of horizontal grouting reinforcing elements cops and reveal the influence of rotational and linear movement of the working body - soil mixer under formation soil-cement characteristics. Methodology. The formation of experimental horizontal soil-cement reinforcing elements performed by soil-mixing technology. The influence of technological factors on the formation of horizontal soil-cement reinforcing elements and the formation of the mechanical characteristics of soil-cement. Investigation of mechanical characteristics performed by nondestructive shock pulse method. Findings. To be able to investigate the influence of technological factors on the mechanical properties of single-speed machine horizontal drilling machine equipment improved three-speed rotary and linear motions three-bladed soil-mixer new design. The formation of horizontal soil-cement reinforcing elements in the thicker soil was at different locations along the length soil-mixer set various process parameters. After 7 days of hardening mixture of soil-cement reinforcing elements were opened and every 7 days of hardening were investigated further. Originality. Established the dependence of the mechanical characteristics of soil-cement from changes of technological parameters. Practical value. The research results provide a choice of rational technological modes for strengthening structures bases for obtaining the necessary characteristics soil-cement reinforcing elements.
Keywords: technology of soil base strengthening; reinforcement of soil; soil-cement; technological factors; shock pulse method; rational parameters
REFERENES
1. Zocenko M. L., Bovkun Zh. M., Maljarenko V. I. Dosvid i perspektyvy pidsylennja osnov vertykaljnymy gruntocementnymy elementamy u misjkomu budivnyctvi [Experience and perspectives of strengthening the foundations гruntotsementnymy vertical elements in city building]. Beton i zhelezobeton v Ukraine - Concrete and reinforced concrete in Ukraine, 2006, no 6, pp. 24-28.
2. Petrenko V. I., Petrenko V. D. Obosnovanie parametrov khimicheskogo zakrepleniya gruntov pri stroitelstve Kievskogo metropolitena [Grounding of parameters of soils chemical grouting by kyiv underground construction]. Mosty ta tuneli: teorija, doslidzhennja, praktyka - Bridges and tunnels: theory, research, practice, 2013, issue 4, pp. 60-66.
3. Shibazaki, M. State of Practice of Jet Grouting. Grouting and Ground Treatment: Proceedings of the Third International Conference. New Orleans, Lousiana, 2003, vol. 1, pp. 198-217.
4. Stepura I. V., Shokarev V. S., Pavlov A. V., Samchenko R. V., Stepura S. I. Gorizontalnoe armirovanie gruntov v osnovaniyakh zdaniy [Horizontal reinforcement of soils in the foundations of buildings]. Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk naukovykh pracj (budivnyctvo). Kyjiv, 2007, issue 66, pp. 117-122.
5. Krysan V. I., Krysan V. V. Armirovanie nasypi podkhodov zemlyanogo polotna k puteprovodu gruntotsementnymi svayami [Reinforcement of embankment approaches to the overburden with overland cement piles]. Budiveljni konstrukciji. Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Kyjiv, 2007. Issue 66. -pp. 204 - 211.
6. Harris, R.R. W. Construction of a jet mix cut-off of Thika Dam. Kenya. Proc. Couf. Grouting in the Ground. Bell A. L. Ed. Lust. Of Civil Engineers, London, 2004, pp. 155-171.
7. Velykodnyj Ju. J., Zocenko M. L., Karceva I. I., Jagholjnyk A. M. Zmina kharakterystyk micnosti gruntiv pry jikh zakriplenni za dopomoghoju cementaciji [Changing the strength characteristics of soils when they consolidate using grouting] / Budiveljni konstrukciji. Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Kyjiv, 2008, issue 71. vol. 2, pp. 51-60.
8. Petrenko V. D., Kuprij V. P., Lisnevsjkyj M. A., Alkhdur V. M. M. Doslidzhennja pidvyshhennja nesuchoji zdatnosti zemljanogho polotna dlja shvydkisnogho rukhu potjaghiv [Investigation of carrying capacity increase
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
roadbed for fast train]. Mosty ta tuneli: teorija, doslidzhennja, praktyka - Bridges and tunnels: theory, research, practice, 2012, issue 2, pp. 50-55.
9. Meneylyuk A. I., Fedoruk A. V. Metodika eksperimentalnykh issledovaniy ustoychivosti otkosov, armirovannykh geotekstilnymi materialami [he technique of experimental studies of the stability of slopes reinforced with geotextile materials]. Resursoekonomni materialy, konstrukciji, budivli ta sporudy - Resur-soekonomni materials, constructions and buildings, 2006, no 14, pp. 415-420.
10. CP -0203. Pravyla ulashtuvannja osnovnoji ploshhadky zemljanogho polotna pry vykonanni kapitaljnogho remontu ta modernizaciji koliji [Rules arrangement subgrade main platform while performing overhaul and modernization of the track]. Kyjiv, 2009. 44 p.
11. Saurin A. N., Bagdasarov Yu. A. Osnovaniya fundamentov - shpalnyy raspredilitel [Foundation bases - sleeper distributor]. Trudy mezhdunarodnogo seminara po mekhanike gruntov, fundamentostroeniyu i transportnym sooruzheniyam. Moskow, 2000 pp. 80-83.
12. Gubkin V. A., Solovev N. B., Golikov V. G. Usilenie osnovaniy i fundamentov pri rekonstruktsii zdaniy i sooruzheniy [Strengthening the foundations and foundations in the reconstruction of buildings and structures]. Budiveljni konstrukciji. Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Kyjiv, 2008, issue 53, vol. 1. pp.89-94.
13. Bartolomey A. A., Yankovskiy L. V., Tekhnologiya usileniya osnovaniy fundamentov s pomoshchyu upravlyaemykh pnevmoproboynikov [Technology of reinforcing foundations of foundations with the help of controlled pneumatic punchers.] Ustroystvo i usilenie fundamentov s uluchsheniem stroitelnykh svoystv gruntov osnovaniy [Arrangement and reinforcement of foundations with improvement of building properties of base soils]. Penza, 1991. 132 p.
14. Yukhimenko A. I., Samchenko R. V., Shcherbina L. V., Stepura I. V., O problemakh rekonstruktsii zdaniy i sposobakh ikh resheniya [On the problems of reconstruction of buildings and methods for their solution.] / Izvestiya vuzov. Stroitelstvo - Proceedings of high schools. Building. Novosibirsk, 2013, issue 9(657), pp.115122.
15. Pat. 73029 UA, MPK E02D 3/12 (2006.01). Burozmishuvalne doloto: I.V. Stepura, R.V. Samchenko, V.S. Shokarev, A.I. Yukhymenko, S.I. Stepura (UA); zaiavnyk i patentovlasnyk Zaporizka derzhavna inzhenerna akademiia (UA). - № u 201201856; zaiavl. 20.02.12; opubl. 10.09.12, Biul. № 17. 6 p.
Стаття рекомендована до публ1кацИ' д. т .н., проф. I. Д. Павловим (Украта), д.т.н.,
проф. В. Д. Петренко (Украта).
Надшшла до редколеги 08.12.2016.
Прийнята до друку 26.12.2016.
