CC BY
49Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 624.15
П.А. МАЛИНИН, технический директор московского представительства ([email protected]), П.В. СТРУНИН, канд. техн. наук, руководитель проектного отдела московского представительства
ООО «ИнжПроектСтрой» (614000, г. Пермь, Комсомольский просп., 34)
Развитие и применение струйной цементации грунтов
о ^ с»
для устройства самозабуриваемых анкерных свай
Приведен обзор новых направлений развития технологий струйной цементации и подробно рассмотрен вопрос применения струйной цементации для устройства самозабуриваемых анкерных свай (технология AtlantJet). Использование возможностей струйной цементации при устройстве данного типа свай позволяет формировать тело сваи диаметром 300-600 мм, что в несколько раз повышает несущую способность свай. Для применения струйной цементации используются винтовые штанги «Атлант». Описан опыт применения грунтовых анкеров AtlantJet для крепления глубокого котлована в Москве.
Ключевые слова: самозабуриваемые анкеры, грунтовые анкеры, глубокий котлован, струйная цементация грунтов.
P.A. MALININ, Technical Director of Moscow Representative ([email protected]), P.V. STRUNIN, Candidate of Sciences (Engineering), Head of Design Department, Moscow Representative OOO «InzhProektStroy» (34, Komsomolsky Avenue, 614000, Perm, Russian Federation)
Development and Application of Jet Cementation of Soils for Installing Self-Drilling Anchor Piles
A review of new trends in the development of jet cementation techniques is done; an issue of the use of jet cementation for installing self-drilling anchor piles (AtlantJet technique) is considered in details. The use of capabilities of jet cementation for installing piles of this type makes it possible to form the pile body of 300-600 mm diameter, this allows to improve the bearing capacity of piles several times. Screw rods «Atlant» are used for the application of jet grouting. An experience in the use of ground anchors «Atlant» for strengthening the deep excavation in Moscow is described.
Keywords: self-drilling anchor, ground anchors, deep excavation, jet cementation (grouting) of soils.
Струйная цементация грунтов как один из видов технологий для преобразования и улучшения физико-механических свойств грунтов получила широкое распространение для
решения различных задач в области геотехнического строительства.
К настоящему времени в России наиболее распространенным вариантом применения струйной цементации является устройство колонн по однокомпонентной и двухкомпо-нентной технологии. Подробное описание различных режимов струйной технологии приведено в [1].
Дальнейшее развитие струйной технологии связано с задачами по закреплению грунтов большой площади, когда экономически оправданным становится применение грунтоцементных колонн большого диаметра (технология SuperJet). Компания «ИнжПроектСтрой» обладает технологией устройства грунтоцементных колонн диаметром до 3-5 м (рис. 1, а).
Другим вариантом нового использования струйной цементации является формирование колонн нецилиндрической формы (рис. 1, б). Их использование основано на применении бурового оборудования с программным обеспече-
J3, II
iUv
Y
'С1 1 M r\ J
Рис. 1. Применение струйной технологии: а — свая SuperJet диаметром 4 м; б — Jet сваи нецилиндрической формы
5о| — 92015
Научно-технический и производственный журнал
Underground construction
Рис. 2. Технология устройства анкеров ЛЛапМвХ: а — забуривание анкерных штанг «Атлант» на свободную длину анкера согласно проекту; б — формирование корня анкера путем бурения и перемешивания грунта с цементным раствором
Геометрические и прочностные характеристики винтовых штанг AtlantJet
Диаметр штанги, мм Толщина стенки, мм Предел текучести, МПа Несущая способность, кН Предел прочности, МПа Предельная нагрузка на разрыв,кН
57 6 580 576 790 759
57 10 580 856 790 1167
73 11 580 1243 790 1692
Условные обозначения:
Рис. 3. Поперечный разрез котлована
нием, позволяющим контролировать процессы подъема и вращения монитора, что позволяет формировать грунтоце-ментные колонны нецилиндрической формы и таким образом значительно экономить цемент [2].
В данной статье рассматривается еще одно направление развития технологии струйной цементации при установке самозабуриваемых анкерных свай «Атлант». Сваи, выполненные самозабуриваемыми трубчатыми штангами с использованием струйной цементации, получили название АИапие1
Описание технологии AtlantJet
Сущность технологии устройства свай ААапкЫ заключается в совмещении операций бурения и цементации. Бурение выполняется полыми буровыми штангами, которые по окончании бурения остаются в свае в качестве армирующего элемента. Струйная цементация и соответственно формирование тела сваи выполняются в момент начала бурения.
При этом в случае применения технологии ААапкМ для устройства грунтовых анкеров устройство выполняется в два этапа - на участке свободной длины тяги забуривают в обычном режиме без давления, а корень анкера устраивается при нагнетании цементного раствора под давле-
нием 300-400 атм (рис. 2). Диаметр корня анкера в этом случае достигает 300-500 мм.
Для выдерживания высоких давлений муфты штанги оснащаются специальными герметизаторами, а буровая коронка - специальными форсунками [2].
Винтовая поверхность трубчатых тяг обеспечивает надежную прочность контакта анкерной сваи с цементной оболочкой ее корневой части. Анкерные тяги выпускаются штангами длиной 1, 2 и 3 м и соединяются с помощью муфт.
Анкерные сваи AtlantJet обладают следующими преимуществами:
- увеличение производительности в два раза по сравнению с прядевыми анкерами, так как бурение скважины, устройство анкера и армирование выполняются одновременно. Можно выполнять до 150 п. м анкеров в смену;
- возможность устройства анкеров в неустойчивых и обводненных грунтах без применения обсадных труб;
- возможность применения малогабаритных буровых станков для работ по усилению фундаментов из подвалов существующих зданий, в стесненных пространствах подземных сооружений, так как минимальная длина штанги составляет 1 м;
- отсутствие негативного воздействия на существующие фундаменты здания.
Еще одним достоинством данных свай является то, что в условиях существующих санкций на ввоз импортных материалов, высокого курса валют и политики государства на импортозаме-щение штанги Atlant являются недорогим российским аналогом самозабуриваемых штанг иностранных производителей.
Геометрические и прочностные характеристики винтовых штанг, используемых для устройства свай AtlantJet, приведены в таблице.
Анкера AtlantJet начинают широко использоваться для крепления ограждений котлованов [3] и устройства свайных фундаментов. Ниже приведен еще один пример успешного применения анкеров AtlantJet для крепления котлована.
Опыт применения грунтовых анкеров AtlantJet для крепления котлована
При строительстве котлована глубиной 10 м административного здания в Москве проектом предусматривалось устройство «стены в грунте» толщиной 600 мм с двумя ярусами подкосов из труб 0820x20 мм (!), опирающихся в фундаментную плиту.
Для сокращения общего срока строительства здания генподрядчик принял решение оптимизировать проект и выполнить устройство грунтовых анкеров по технологии AtlantJet. Те, кто уже имел опыт работы в котловане с ан-
ИГЭ 1 В насыпной грунт
ИГЭ 3-2 ч песок мелкий, средней плотности, маловлажный / водонасыщенный
ИГЭ 4-2 песок средней крупности, средней плотности, маловлажный / водонасыщенный
ИГЭ 8 = глина тяжелая, твердая
ИГЭ 9 га грунт щебенистый, щебень известняка с заполнителем известковой мукой
а
Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 4. Устройство грунтовых анкеров
Рис. 6. Крепление углов котлована при помощи раскосов и анкерных шпилек
Рис. 5. Откопанный котлован
Рис. 7. Испытание анкеров
керным креплением, знают, что вести разработку грунта и монолитное строительство в котловане, свободном от распорных конструкций, гораздо быстрее и проще. Кроме того, общая стоимость устройства грунтовых анкеров оказалась дешевле серьезной распорной конструкции из труб большого диаметра.
Геологические условия площадки показаны на одном из поперечных разрезов котлована (рис. 3). В основном грунты представлены песками различной крупности, плотные и средней плотности с углом внутреннего трения 29-35о и модулем деформации 32-42 МПа.
Уровень грунтовых вод зафиксирован на глубине 8,59,3 м. Горизонт безнапорный, со свободной поверхностью, нижним водоупором служат верхнеюрские глины.
Первоначально котлован разрабатывался под защитой грунтовых берм для возведения фундаментной плиты и устройства подкосов из труб. Генподрядчик принял решение о смене типа крепления прямо во время строительства. В связи с этим грунтовые анкеры выполнялись с берм шириной 3-4 м небольшой буровой установкой (рис. 4).
В зависимости от участка для крепления стены в грунте было необходимо устройство одного или двух ярусов анкеров. Максимальные расчетные нагрузки на анкеры, полученные в программном комплексе GeoWall, составили: 1-й ярус - 400-550 кН; 2-й ярус - 200-300 кН.
Длина грунтовых анкеров составила 18 м на первом ярусе и 15 м - на втором; длина корней анкеров 8 и 7 м; диаметр корня 300 мм; угол наклона анкеров к горизонту 15о.
В качестве армирующего элемента применялись винтовые анкерные штанги «Атлант» 073x11 мм (на участке с одним ярусом анкеров), 057x10, 42x10 мм (на участке с двумя ярусами анкеров).
Анкеры крепились к «стене в грунте» не как обычно, через обвязочную металлическую балку, а при помощи отдельных опорных узлов (рис. 5). При этом шаг анкеров (2,4-2,6 м) был выбран таким образом, чтобы каждая захватка «стены в грунте» крепилась анкерами.
По углам котлована для уменьшения стоимости работ выполнены раскосы из труб. Для угла, выступающего внутрь котлована, применено новое решение крепления
а:
0
3
12
15
6 9
Перемещения, мм
Рис. 8. График испытаний анкеров AtlantJet выдергивающей нагрузкой
52
9'2015
Научно-технический и производственный журнал
Underground construction
при помощи анкерных шпилек. Т. е. анкера забуривались горизонтально с одной стороны угла и выходили насквозь с другой стороны угла. При этом крепление анкеров при помощи гайки с шайбой и опорным стульчиком выполняется с двух сторон анкерной шпильки (рис. 6).
Испытания анкеров проводились через 7-10 дней после их установки на нагрузку, в 1,25 раза превышающую расчетную (согласно СП 45.13330.2012). Нагрузку на анкер прикладывали с помощью проходного гидравлического домкрата с максимальной нагрузкой 1600 кН. Перемещения концевой части анкера измеряли с помощью электронного проги-бомера ПСК-МГ4, установленного на штативе (рис. 7).
Нагружение анкеров производили ступенчато, с выдержкой нагрузки 10-15 мин до стабилизации перемещений и принятой испытательной нагрузки. Результаты испы-
тании для анкеров первого и второго ярусов приведены на рис. 8. Следует отметить, все анкеры подтвердили требуемую несущую способность.
Выводы
В настоящее время струйная цементация развивается в направлении получения колонн большого диаметра или формирования колонн нецилиндрической формы.
Другим вариантом развития струйной цементации является ее применение для устройства самозабуриваемых анкерных свай AtlantJet.
Технология устройства грунтовых анкеров AtlantJet прошла апробацию еще на одном объекте, что позволяет и дальше рекомендовать ее для более широкого практического применения.
Список литературы
References
2.
3.
Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. М.: Строй-издат, 2010. 238 с.
Малинин А.Г. Новые возможности струйной цементации грунтов // Транспортное строительство. 2014. № 7. С. 10-14.
Гульшина Ю.Г., Малинин П.А., Салмин И.А., Стру-нин П.В. Опыт применения новой технологии грунтовых анкеров ААапкМ при креплении глубокого котлована в Москве // Сб. трудов международной научно-технической конференции «Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение». Санкт-Петербург, 2014. С. 142-148.
Malinin A.G. Struinaya tsementatsiya gruntov [Jet cementation of soil]. Moscow: Stroiizdat, 2010. 238 p. (In Russian). Malinin A.G. New opportunities of jet cementation of soil. Transportnoe stroitel'stvo. 2014. No. 7, pp. 10-14. (In Russian).
Gul'shina Yu.G., Malinin P.A., Salmin I.A., Strunin P.V. Experience of application of new technology of soil anchors of AtlantJet when fastening a deep ditch in Moscow. Papers of the international scientific and technical conference «Modern geotechnologies in construction and their scientific and technical maintenance. Sankt-Peterburg, 2014, pp. 142-148. (In Russian).
ВИНТОВЫЕ ГРУНТОВЫЕ АНКЕРА
Л А
Vk ДВННЯК
м\
nl/ \ГЛ
■ ПРОИЗВОДСТВО В РОССИИ • В НАЛИЧИИ НА СКЛАДЕ
■ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УСТАНОВКИ - ПЕРЕСОГЛАСОВАНИЕ ПРОЕКТОВ
(445} 226-1В-37 (342) 2O0-7S-DO
I nf Q 0 и J п (№г - ty it E> ni. rU www.iinkcr-systcm.ru
jRk АНКЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
1
Реклама
