CC BY
4УДК 624.15
Нардин Д.В.
студент 2-го курса (магистратуры) кафедры «Строительных технологий, геотехники и экономики строительства» Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ УСИЛЕНИЯ СЛАБЫХ ОСНОВАНИЙ КОНСТРУКТИВНЫМ МЕТОДОМ
Аннотация: данная статься посвящена обзору современных конструктивных методов усиления слабых оснований. В работе рассмотрены основные особенности слабых оснований, их классификация, конструктивные методы усиления оснований. Рассмотрен эффективный метод усиления грунтового основания армированием набивными сваями в раскатанных скважинах.
Ключевые слова: слабое основание, конструктивный метод, грунтовые подушки, армирование, просадочные грунты, деформации, цементация, сваи, скважины, подпорные стены.
Рост городской застройки и недостаток места для размещения новых зданий приводят к необходимости использования слабых грунтовых оснований для установки конструкций различного назначения. В связи с этим, актуальной является проблема усиления слабых грунтовых оснований.
Слабые грунтовые основания характеризуются: низкой несущей способностью, высокими деформациями, высокими рисками оседания, образование трещин и выбросов. Слабые грунты делятся на естественные и искусственные. Проблемы при усилении данных оснований: неоднородность грунта, неэффективность некоторых методов усиления грунта, риск деформации конструкций, возможные экономические затраты.
Для того, чтобы повысить несущую способность слабых грунтов и уменьшить их деформации существуют различные способы усиления грунтов.
В данной статье основное внимание выделим конструктивным методам усиления фундаментов.
В конструктивные методы входят:
1. Грунтовые подушки - применяются в просадочных грунтах. Обеспечивает создание слоя непосадочного грунта.
т г 3 а
Рис.1 Устройство песчаной подушки, заменяющей слабый грунт:
1 — фундамент; 2 — обратная засыпка, 3 — песчаная подушка; 4 — слабонесущий грунт.
2. Армированные грунтовые подушки применяются в глинистых, просадочных, техногенных, на территориях со сложными гидрогеологическими климатическими условиями. Способствует изменению свойств грунтовой среды за счет изменения условий работы грунта путем введения искусственных элементов, обеспечивающих восприятие повышенных сжимающих и растягивающих напряжений.
3. Подпорные стены - так же один из конструктивных методов усиления грунтовых оснований. Применяются для усиления крутых склонов, удерживания почвы. Классифицируются на две большие группы: массивные и тонкостенные. Особенность первой группы - удержание грунта от обрушения происходит за счет собственного веса стены. Массивные подпорные стенки имеют разнообразие форм поперечных сечений. Грани бывают вертикальные, в наклонном положении, или в одинаковом положении. Данный тип подпорных стен требует больше трудовых и материальных ресурсов для их строительства.
Чаще всего используют тонкостенные подпорные стены. Они так же разделяются на: с усилением контрфорсами и анкерными тягами, консольные.
Рис. 2 Виды подпорных стен. А-Е массивные подпорные стены. А-В тонкостенные подпорные стены уголкового типа.
4. Метод струйной цементации. Данный метод закрепляет любые грунты различной степени водонасыщения (для песков) и консистенции (для связных грунтов) - супесчаные, суглинистые и глинистые, получая требуемые показатели закрепления. Струйная цементация грунтов выполняется с использованием растворов типа «И» (инъекционный) на основе цемента.
воздух
Рис.3 Варианты струйной цементации грунтов
5. Армирование оснований. Классифицируются на: вертикальное, наклонное в одном направлении, наклонное в двух и более направлениях, горизонтальное, прерывистое и на ячеистые структуры. Армирование массива может быть выполнено путем использования технологии винтового продавливания скважин спиралевидными снарядами. Причем скважины могут быть выполнены в грунте как по технологии глубинного уплотнения, так и по технологии глубинного закрепления. Укрепление грунта вокруг скважин может
быть осуществлено путем многоразовой проходки и заполнения скважин материалом. Для заполнения скважин могут быть использованы шлак, шлакобетон, бетон, цементно-песчаные смеси и др.
Рис. 4 Вертикальное армирование оснований: 1- Армирующие элементы, 2 - слабые грунты.
4 —
Рис. 5 Горизонтальное армирование: 1 — армирующие элементы; 2 — слабый грунт; 3 облицовка.
насыпной грунт;
з з
>}> т г» п>
т т
Рис. 6 Наклонное армирование: 4 — армирующие элементы; 2 — слабый грунт, 34 — облицовка ячеистыми структурами (рис. 7).
оголовок,
Рис.7 Армирование ячеистыми структурами.
Одни из подвидов армирования основания является - армирование набивными сваями в раскатанных скважинах. Данный метод позволяет значительно снизить стоимость строительно-монтажных работ на нулевом цикле. При этом отсутствуют жесткие требования к материалу заполнения раскатанных скважин. Усиление основания происходит за счет совместной работы армоэлементов и уплотненного в межсвайном пространстве грунта. В зависимости от шага раскатанных скважин и диаметра набивных свай определяется плотность сухого уплотненного грунта в межскважинном пространстве. Набивные сваи в раскатанных скважинах значительно увеличивают прочностные и деформационные характеристики грунтового массива как армирующие элементы. Проектное (расчетное) значение модуля деформации усиленного основания можно определить, как средневзвешенное по формуле:
Е пр
Е„+А„„ + Е„ ■ А„
св св
н.гр гр
(1)
А„ + А,
где Асв - площадь поперечного сечения набивной сваи; Асв+Агр площадь поверхности грунтового массива, на одну набивную сваю; Есв — модуль деформации набивной сваи; Ен.гр — модуль деформации уплотненного грунта методом раскатки скважин в межскважинном пространстве.
Значение модуля деформации, определенное по формуле (1) несет в себе определенные погрешности. При данном расчете не учитывается боковое давление на контакте сваи с уплотненным грунтом, работа грунта под нижним концом набивной сваи, возможное проскальзывание набивной сваи, коэффициенты армирования и т.п.
Таким образом, для более качественного проектирования усиления необходимо проведение натурных испытаний. На основании совместного анализа расчетных и фактических характеристик усиленного основания можно прогнозировать деформации усиленного основания на момент эксплуатации сооружения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Богов, С.Г. Проблемы устройства свайных оснований в городской застройке в условиях слабых грунтов//Реконструкция городов и геотехническое строительство, №8, 2004. - С. 119-128.
2. Саурин, А.Н. Сваи в раскатанных скважинах / А.Н. Саурин // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2005. - №12. -С. 42-43.
3. Л.А. Игошева, А.С. Гришина. Обзор основных методов укрепления грунтов основания. Вестник ПНИПУ Строительство и архитектура, 2016, N0 2, 5-21.
4. Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. - Москва: Стройиздат, 2010. - 226 с.
5. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03 - 85.М., Минрегион России, 2016.
Nardin D.V.
I.N. Ulyanov Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
THE MAIN ASPECTS OF STRENGTHENING WEAK BASES BY THE CONSTRUCTIVE METHOD
Abstract: this article is devoted to the review of modern constructive methods of strengthening weak bases. The paper considers the main features of weak bases, their classification, constructive methods of strengthening the bases. An effective method of strengthening the soil base by reinforcing with packed piles in rolled wells is considered.
Keywords: weak foundation, constructive method, soil cushions, reinforcement, subsidence soils, deformations, cementation, piles, wells, retaining walls.
