Разработка методики расчета параметров при химическом закреплении грунтов методом цементации с разрывом пласта.

Рассматриваются проблемы, связанные с необходимостью увеличения несущей способности существующих свайных оснований, расположенных на просадочных грунтах. Предложен метод усиления, обеспечивающий дальнейшую безопасную эксплуатацию здания. Предлагается новая методика расчета количества нагнетаемого раствора и определения деформационных характеристик закрепляемого грунта основания, при помощи физико-механических характеристик грунтов

Процесс просадки зданий может иметь катастрофические последствия. Для выбора оптимального решения усиления грунтов основания, следует верно соотнести все параметры и особенности условий для выполнения работ. Существующее пособие по химическому закреплению грунтов содержит расчеты применимые для метода силикатизации. Однако, усиление грунтов цементацией является прогрессивным методом, но из-за отсутствия нормативной базы по проектированию и производству работ оно не находит широкого применения. В основном это вызвано отсутствием расчетов объема раствора и числа повторных инъекций в скважину и на весь объем уплотняемого грунта, обеспечивающих плотность и модуль деформации грунта требуемых расчетных показателей, а также методики по выбору оптимального режима инъекции раствора для различных грунтовых условий. Поэтому основная задача заключается в разработке нового метода расчета параметров при химическом закреплении грунтов методом цементации с разрывом пласта. Следующая задача, применение предложенного метода при новом строительстве и реконструкции реальных объектов капитального строительства.

Проблема строительства на просадочных грунтах и в других особых условиях повседневно выдвигает перед проектировщиками необходимость квалифицированного решения обеспечения устойчивости и надежности зданий, сооружений при высоких технико-экономических показателях, а перед строителями - выполнения этих решений с высоким качеством и при минимальных затратах. Особенно эффективны для улучшения свойств грунтов основания существующих сооружений разработанные химические способы закрепления. Это в значительной степени объясняется тем, что превращение грунта под фундаментом в камневидное состояние осуществляется, как правило, без прекращения эксплуатации здания.

Цементация по разрывной технологии при­меняется для усиления грунтов в основании су­ществующих и строящихся сооружений путем их обжатия с помощью образующихся разры­вов, заполненных твердеющим раствором, спо­собствующих повышению физико-механических характеристик (ρ, φ, c. E). 

Уплотнение грунтов по гидроразрывной технологии происходит в результате расклинивающего действия и гидравлического давления раствора на стенки грунта и производится преимущественно через инъекционные скважины, позволяющие многократно и в любой последо­вательности по глубине нагнетать растворы в грунт.

Разработанный метод расчета позволяет наиболее точно определить объём закрепляющего цементного раствора для инъецирования, поэтому основные технические параметры, определяющие количественные, качественные и стоимостные характеристики , - это объём закрепляемого грунта и объём раствора. В свою же очередь объём раствора зависит от физико механических свойств грунта: модуля деформации, коэффициента пористости, степени влажности, сульфатостойкости.

В настоящее время используют метод расчета для силикатизации, однако с научной точки зрения расчеты будут не точными, колличество объёма раствора будет превышать нормативное. С экономической точки зрения последуют большие затраты, с экологической - загрязнение окружающей среды, с мехнической -  нарушение работы конструкции.

Количество нагнетаемого раствора рассчитывать при помощи показателя S_r степень влажности с дальнейшим определением деформационных характеристик закреплённого грунта по номограмме, предложенной Ибрагимовым М.Н.

Предложенный метод расчета был применен при реконструкции общественного здания с надстройкой дополнительного этажа в г. Воткинске Удмуртской Республики, «Общеобразовательной школы №5 в г. Малгобек», республики Ингушетия

В результате выполненных работ, устранены отрицательные силы трения по боковой поверхности свайных фундаментов, под подошвой фундаментов создан геотехногенный массив закрепленного грунта, с повышенным расчетным сопротивлением грунта под нижним концом сваи, непрерывно связанный с геотехногенным массивом, выполняющим также роль противофильтрационного барьера. Восстановлена несущая способность существующего свайного фундамента и обеспечена безопасность эксплуатации реконструируемого здания школы.Полученные значения модуля деформации и пористости являются достаточными для увеличения несущей способности существующего свайного основания при реконструкции общественного здания в г.Воткинск и школы в г. Малгобеке Ингушской Республики.

Установлено, что методика расчета количества нагнетаемого раствора и определения прочностных характеристик закрепляемого грунта основания, при помощи показателей степени влажности S_r и номограмм Ибрагимова М.Н. является эффективной. Количество подобранных компонентов раствора соответствуют требуемым.

Дальнейшее использование данной технологии будет предусмотрено на объектах Удмуртской Республики, Крымского полуострова, Чеченской Республики, Республики Ингушетия.

 

1. Халикулов А.И., Ибрагимов М.Н.// Химия в строительстве. – Т.: Узбекистан. 1983. – 136с
2. Ибрагимов М.Н.Вопросы проектирования и производства уплотнения грунтов инъекцией растворов по гидроразрывной технологии. //Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2015 №2. С.22-27.
3. Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и граждан¬ском строительстве (к СНиП 3.02.01-83). – М.: Стройиздат, 1986. – 86 с.
4. ТСН-50-306-2005 Ростовской области Основания и фундаменты повышенной несущей способности
5. Ибрагимов М.Н.Закрепление грунтов цементными растворами. //Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2005 №2. С.24-28.
6. Ибрагимов М.Н. Опыт применения методов инъекционного укрепления грунтов основания. //Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2009 №1. С.15-19.

The problems connected with need of increase in the bearing ability of the existing pile bases located on collapsible soil are considered. The strengthening method providing further safe operation of the building is offered. The new method of calculation of amount of the forced solution and definition of deformation characteristics of the fixed basis soil, by means of physicomechanical characteristics of soil is offere