Укрепление грунтов с низкой несущей способностью

Актуальность укрепления грунтов с низкой несущей способностью неуклонно растет в связи с сокращением площадей с благоприятными инженерно-геологическими условиями и вынужденным освоением под строительство того, что осталось.

Такая тенденция характерна почти для всех развивающихся городов.Кроме сокращения свободных участков, действует и другой мощный фактор - желание владельцев элитного жилья располагать свои дома в зеленой зоне, ближе к речным долинам, где грунты чаще всего низкой прочности и без специальных мероприятий по их укреплению в этом случае просто не обойтись.

Активная застройка территорий, подработанных горными выработками, в частности города Березовского, Верхней Пышмы, также неизбежно вызывала потребность в упомянутых работах.

Работы по упрочнению грунтов всегда были востребованы не только в гражданском, но и промышленном строительстве, при возведении транспортных магистралей, благоустройстве набережных рек, водохранилищ. Необходимость в упрочнении часто возникает при строительстве и эксплуатации дамб, плотин различного назначения, а также во многих других сферах.
Существует множество способов упрочнения грунтов в зависимости от их типа, обводненности, назначения объекта.

В этой статье мы заострим внимание на внедрении новой технологии применительно к следующим случаям укрепления оснований зданий и сооружений:
- несвязные грунты с низкой несущей способностью, к ним относятся пески, супеси, торф, илистые отложения, сильно выветрелые дезинтегрированные образования;
- подработанные горными выработками территории, закарстованные участки.

Ниже приведены характерные примеры использования технологии, разработанной в институте "УралНИИАС".
Укрепление грунтов при строительстве 16-этажного дома по ул. Таганской, в городе Екатеринбурге. Входная группа здания располагалась на линзе торфа мощностью до 6 метров, которую подстилали плотные суглинки. Аля повышения несущей способности торфяных отложений на всю их глубину были сформированы грунтобетонные сваи. При этом использовался состав из гранитного отсева и цемента в соотношении сухих компонентов 3:1, сваи создавались шнековым способом.

Схема расположения свай в плане и в разрезе приведена на рис.1.
Cхема расположения грунтовых свай в плане и разрезе. O - контрольные скважины
Рис. 1. Схема расположения грунтовых свай в плане и разрезе

После окончания работ между сваями были пробурены контрольные скважины. Все они прошли по затвердевшему монолиту из цемента и отсева. Таким образом, фактический диаметр свай во всех случаях оказался более 1 метра. Всего было сформировано порядка 20 свай суммарной длиной около 100 погонных метров. На производство работ было затрачено три дня.

Укрепление пород в основании 5-этажного дома в городе Краснотурьинске.
В середине 90-х годов прошлого столетия в угловой части дома начались деформации, вызванные просадкой грунтов. Нависла угроза отселения жильцов. Бурение скважин показало, что эти явления связаны с подземными горными выработками, крепь которых сгнила. Выработки распространялись на значительное расстояние, поэтому инъекционная закладка в этом случае была бы малоэффективна, так как раствор уходил во множество нижележащих пустот и трещин, не образуя монолитного основания под зданием.

Кроме того, использование жидких растворов неизбежно ведет к седиментации, т.е. неполному заполнению пустот. Аля жидких растворов и суспензий выход цементного камня обычно не превышает 70-75%, поэтому качественное тампонирование пустот возможно лишь при многократных нагнетаниях с длительными перерывами между ними для твердения раствора.

Чтобы избежать перечисленных отрицательных моментов, вокруг дома бурились направленные скважины, затем через них шнековым способом подавался состав из отсева, щебня и цемента в соотношении сухих компонентов 2:2:1. Аля ускорения твердения вводился структурообразователь в количестве 2-3%. Так как закладочная смесь имела незначительную растекаемость, она не распространялась далеко за пределы фундаментов.

Схема закладки старых горных выработок показана на рис.2.
Схема формирования грунтобетонных свай в крупных пустотах, связанных с горными выработками и карстовыми областями
Рис.2. Схема формирования грунтобетонных свай в крупных пустотах

Продолжительность работ составила около одного месяца. При их производстве большое внимание
уделялось очередности формирования свай, а также составу подаваемой смеси. Успех работ во многом также зависел от детальной инженерно-геологической изученности участка, точного выявления местоположения и размеров имеющихся пустот.

С тех пор прошло более 12 лет, деформаций здания не отмечено, что свидетельствует о долговременном обеспечении качества укрепления грунтов.

В заключение хотелось бы отметить, что в условиях сложившейся конъюнктуры строительного рынка актуальность затронутой проблематики будет только возрастать. Новая технология благодаря ее высокой эффективности, доступности, пригодности в различных горно-геологических условиях позволит решить многие вопросы строительства.