|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 2 3 4 5 6 7 8 ... 16 Таблица 1.1. Ориентировочные параметры струйной технологии Г
В основном струйная техно-тогия применяется для: устройства одиночных свайных фундаментов; устройства ленточных фундаментов н сплошных фундаментных плит из взаимно пересекающихся грунтоцементных свай; сооружения подпорных стен ДJTя повышения устойчивости склонов и откосов; закрепления слабых и обводненных грунтов вокруг строящихся подземных городских сооружений - колодцев, коллекторов, тоннелей; сооружения ограждений котлованов и противофильтрацион-ных завес. Этим способом могут создаваться не только цилиндрические, но и плоские элементы. В этом случае монитор не вращается, а струя работает в одном направлении (см. рис. 1.43) в связи с тем, что созданная таким образом плоская конструкция имеет переменную толщину от ,50 до 300 мм. Получаемая таким образом стена в грунте*- в основном используется для создания противо-фильтрационных завес. Струйная технология может использоваться не то.тько при создании несущих и ограждающих конструкций строящихся ГРАВИЙ, КРУПНОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСОК  250 300 350 400 СОДЕРЖАНИЕ ЦЕМЕНТА, КГ/М^ Рис, 1.45, Ориентировочные значения прочности конструкций, получаемых jet-методом подземных сооружений, но и при реконструкции, укреплении грунтов оснований деформирующихся зданий, при выправлении кренов и т.п. ijmc. 1.46; 1.47). Она не вызывает динамических воздействий, может применяться для работ в стесненных условиях, так как не требует громоздкого оборудования, имеет высокую производительность. При этом, поскольку этот способ упрочнения грунтов основан па их гидравлическом разрушении и перемешивании с закрепляющим раствором, диапазон его использования для укрепления дисперсных грунтов, как выше, так и ниже уровня подземных вод, практически неограничен. К преимуществам способа относятся: высокая скорость сооружения грунтоцементных свай; возможность работы в стесненных условиях - в подвальных помещениях, вблизи существующих зданий, на откосах и т.д.; отсутствие динамических нагрузок.
 Рис, 1.46. Примеры конструкций, выполненных с помощью струйной технологии  Рис. 1.47. Ограждение дна и бортов котлована фунтоцементными сваями в г. Казань Один из основных недостатков способа заключается в том, что из-за необходимости промывки скважин и заполнения их иодоцементной смесью место проведения работ обычно значительно обводнено и загрязнено поступающей из скважин глинисто-цементной нульной. При использовании указанной технологии необходимо учитывать, что бурение осуществляется с промывкой скважин водой и выбросом пульпы на поверхность грунта. Это приводит к об-ноднению грунтов, повышению уровня подземных вод и дополнительным осадкам окружающих зданий. Так, в частности, при усилении оснований фундаментов здания в г. Волгодонске за 4 месяца работы уровень подземных вод поднялся на 5 м. Большой комплекс работ по усилению оснований фундаментов с помощью струйной технологии был выполнен в 1986- 1987 гг. при реконструкции гостиницы Метрополь в Москве [38; 62]. Проектом предусматривалось устройство 2 006 опор под стенами всего здания. Опоры попарно размещались поперек стены и образовывали практически сплошную грунтоцементную стену. По проекту диаметр опор равнялся 80 см, а длина 6-7 м, что позволило заглубить их в плотные аллювиальные пески. Расчетная несущая способность одной опоры составила 600 кН. Для устройства инъекционных цементных опор в грунте использовались компактные буровые установки фирмы Бауэр . Бурение выполнялось из подвала через существующие стену и фундамент, по мере заглубления в грунт буровые трубы наращивались. Головная штанга оснащалась шарошками и тремя форсунками. Из одной торцовой форсунки 0 3 мм поступала высо-конапорная струя воды давлением 40-60 МПа, разрушающая грунт основания при .забуривании. При достижении !1роектной отметки вертикальная струя перекрыва,дась, по включались две гори.зонтальные форсунки диаметром 2 мм каждая, из которых в грунт под тем же давлением подавалась водоцементная смесь с отношением 1:1. При этом буровые трубы, совершавшие полное вращение, извлекали из скважины, образуя в грунте колонну, состоящую из смеси грунта с цементом. Скорость извлечения труб составляла 1 м за 5,5 минут. Расход цемента на 1 м опоры составил 550+600 кг. Для повышения пластичности в водоцементную смесь вводилось 5+6 кг бентонита на 1 м колонны. Набор проек- тной прочности опоры происходил через 28 суток. Прочность на одноосное сжатие материала опоры составила: в песке - 1,5 МПа, и.те - 1,2 МПа, глине - 0,8 МПа, органическолг грунте - 0,8 МПа, а водопроницаемость 10 10 м/с. Откапывание опор показало, что их фактический диаметр не превышал 700 мм. Статическими испытаниями опор было установлено, что их несущая способность равна 900 кН, что в 1,5 раза превысило расчетные значения. При усилении фундаментов гостиницы работали четыре установки в одну смену. Одной установкой изготовляли четыре- шесть опор в смену. Весь комплекс работ по устройству 2 006 опор продолжался с октября 1986 по июнь 1987 г. Отечественные конструкции струйных установок Струя-25, СУ-1, СУ-2, СУ-М выполняют на базе автомобиля МАЗ-500, гусеничного трактора или крана. Максимальная глубина свай не превышает 25 м при рабочем давлении 5-32 МПа и расходе воды 6-12 Средняя производительность установок 0,5-;-1 м/мин. Часть II специальные работы при строительстве городских подземных сооружений Строительство подземных сооружений в стесненных условиях современного города в подавляющем больпшнстве случаев сопровождается мероприятиями по обеспечению устойчивости грунтового массива, а также прилегающих зданий, подземных соорулсений, коллекторов инженерных коммуникаций и т.п. Эти работы включают в себя как специальные способы подземного строительства, так и методы усиления фундаментов прилегающих зданий. Специальные способы подземного строительства используются при необходимости выполнения строительных работ в сложных инженерно-геологических условиях: в водоносных, рыхлых, неустойчивых песчаных и глинистых грунтах, в плывунах и мягких пластичных глинах. По условиям пересечения во-донасыщенных [-рунтов все специальные способы работ обычно подразделяются на три группы: 1. строительство с применением способов разработки водонасы-щенных 1~рунтов, не требующих изменения их физико-механических свойств {опускные колодцы, стена в грунте!> и т.п.); 2. строите.тьство с применением способов, снижающих подвижность водонасыщенных грунтов на период строительства {кессоны, водопоиижение, замораживание); 3. закрепление грунтов инъекцией. Выбор способа водопонижения и закрепления определяется инженерно-геологическими и гидрогео.тогическими условиями с учетом технико-.экономического обоснования. Обоб1ценные характеристики специальных способов строительства и ориентировочная область их применения приводятся в табл. 2Л 74]. К достоинствам инъекционных способов усиления грунтов основания относятся: высокая степень механизации всех технологических операций, возможность закрепления грунтов до заданных параметров в их естественном сложении, относительно малая трудоемкость и стоимость по сравнению с другими способами. Таблица 2.1. Обобщенные характеристики специальных видов работ при строительстве городских подземных сооружений
Открытый водоотлив Водопонижение легкими иглофильтрами Водонони-женир установками вакуумного типа Трещиноватые, скальные, обло мочные, галеч-никовыс, гравийные грунты с кф > 50 м/сут Однородные песчаные Фунты с кф = = 2-S-50 м/сут Мелкие пески, супеси, суглинки с кф = = 0.02+5 м/сут Понижение уровня подземных вод в зависимости от характеристик насосов, используемых для открытого водоотлива. По дну траншеи устраиваются водосборные траншеи и колодцы. Используются насосы типа С, МС, НД Понижение уровня подземных вод для одноярусных (до 5 м) и многоярусных (до 10 м) систем, располагаемых но линейной (одно- или двухрядной) или кольцевой схемам. Погружение иглофильтров выполняется в заранее пробуренные скважины или гидроподмывом; при кф < 5 м/сут устраивается песчано-гравийиая обсыпка. Шаг иглофильтров 0,75+3 м, используются установки типа ЛИУ. Способ малоэффективен в многослойных толщах и при близком залегании водоупора от дна котлована Понижение уровня подземных вод для одно- (до 8 м) и многоярусных (до 16 м) систем, располагаемых по линейной (одно- или двухрядной) или кольцевой схемам; при кф < м/сут устраивается песчано-гравийн;1я обсыпка. Пофуже-ние иглофильтров выполняется в заранее пробуренные скважины или гидроподмывом. Шаг иглофильтров 0,75+3 м, используются установки типа УБВ, ПВУУЗВМ, ПУВН См. продолжение
См. продолжение
См. npiHlit.iягицг Продолжгние табл. 2.1
См. продолжение
Выбор технологии усиления оснований и фундаментов существующего здания зависит от его состояния, класса ответственности, инженерно-геологических и градостроительных условий рассматриваемой площадки, а также конструктивного решения строящегося подземного сооружения и принятой технологии производстна работ. Все основные методы усиления оснований и фундаментов при строительстве иодземЕН,1х сооружений, заглубленных ниже подощвы фундаментов существующих зданий, можно подразделить на следующие группы: инъекционные .методы; передача действующих нагрузок на сваи; комбинированЕ1ые методы. 2.1. Искусственное волопонижение и водоотлив Искусственте понижение УПВ является одним из наиболее эффективных средств осушения грунтового массива и предотвращения водопритока в котлован. Оно предусматривается для устранения или ослабления разупрочняющего и разрушающего воздействия подземных вод на фунты, снижения или устранения фильтрационного давления. Для достижения требуемого понижения уровня подземных вод применяют следующие виды водопои из ительных устройств; траншейные дренажи; закрытые беструбчатые дренажи для осушения оползневого тела, рассчитанные, как правило, на недолговременный срок службы; трубчатые и галерейные дренажи - в устойчивой зоне за пределами смепиношихся фунтов для перехвата подземного потока при [фодолжительном сроке службы; пластовые дренажи на участках высачивания подземных вод на склонах и откосах для предотвран1ения суффозии и в основании подсыгюк; водопонизительиые скважины различных типов (в том числе самоизливаюнщеся и водопоглощающие) в сочетании с дренажами или, в случае большей эффективности или целесообразности применения, взамен их. Выбор способа водопонижения или водоотлива должен учитывать конструктивные особенности и размеры сооружения, особенно его подземной части, инженерно-геологические и гидрогеологические условия стройплощадки, размеры площади осушения, технологию производства строительных работ в защищаемом котловане, продолжительность этих работ и другие конкретные условия. Система строительного водопонижения должна решать следующие задачи: предотвращение поступления подземных вод в котлованы, траншеи и подземные выработки, разрабатываемые в обводненных грунтах; предупреждение прорывов подземных под или выпора водоупорных слоев грунта через дно котлована при наличии в основании водовмещающих горизонтов с напорным режимом фильтрации; предотвращение неблагоприятного изменения физико-механических свойств грунтов и развития опасных iiponeccoB в грунтовой толп1е (карст, вымыв заполнителя, подтопление, оползни и т.п.) в связи с изменением природных гидрогеологических условий; организация отвода поверхностных и подземных вод к местам сброса; предотвращение существенных осадок близлежащего фунтового массива в результате снижения уровня подземных вод, а также осадок оснований зданий и сооружений в зоне влияния водононизительных работ, которые могут вызвать деформации конструкций; обеспечение экологической безопасности окружающей среды в связи с нарушением водного баланса на участке строительства. Сущность .метода водопонижения заключается в том, что по периметру котлована располагаются водопонижающие скважины, и.З которых непрерывно откачивают воду, в результате чего образуется депрессионная поверхность и УПВ оказывается ниже подощвы сооружения (рис. 2.1). Водопонижающие установки работают весь период строительства, обеспечивая постоянный уровень грунтовых вод. Радиус и глубина депрессио1пюй воронки зависят от мощности водоносного слоя, коэффициента фильтрации и интенсивности откачки. Для иредварительного подсчета объема воды, постунаю[цей в котлован, можно воспользоваться приблизительными значениями фи-тьтрациошюго притока воды на 1 м^ дна котлована, определяемыми по табл. 2.2. При расчете величины притока подземных вод принято подразделять котлованы на: трапщеи и узкие вытянутые котлованы прямоугольной в плане формы с отнощением щирины к длине 1:10 и менее; широкие котлованы квадратной, прямоугольной, круглой и других распластанных в плане форм с отношением ширины к длине >1;10.   Рис. 2.1. Характер депрессионных кривых при волопонижении с одно-(а) и двухъярусным (б) расположением скважин: / - депрессионная кривая; 2 - иглофильтр I аблнца 2.2. Приближенные значения фильтрационного притока оды на 1 дна котлована
В расчете принимается, что котлованы имеют вертикальные [ЦКОСЫ, Невытянутые в д.тину котлованы приводят к фиктивному равновеликому кругу радиусом го, определяемому: где L - длина котлована, м; В - ширина котлована, м; Г] фициент, определяемый по соотношению B/L: В/1 П 0,2 1,12 0,4 1,16 0,6 1,18 0,8 1,18 Для котлованов неправильной в плане формы: (2.1) 1,18 (2.2) где F- площадь реального котлована, м^. Приток воды в котлован рассчитывается по формулам уста-новивцн'гося движения подземных вод. Если котлован прорезает слои грунта различной проницаемости, то при соотнощении коэффициентов фильтрации отдельных слоев, не превышающем 1:10, определяется средневзвешенное значение ко.эффициента фильтрации: k,h,+k,h,+... + kX (2.3) где А(, h2,:., h - толщина отдельных слоев грунта; Aj, к2,..., к„ - коэффициенты фильтрации этих слоев. При больших соотношениях коэффициентов фильтрации слои с малым коэффициентом из расчетов исключают. Котлованы могут быть совершенными, т.е. доходяшими до водоупора и принимающими воду через стены, и несовершенными, т.е. не доходящими до водоупора с притоком воды через стены и дно или только через дно. В зависимости от гидравлического состояния водоносного пласта котлованы разрабатывают в условиях безнапорных (наиболее часто) или напорных подземных вод. Для совершенных котлованов расчет притока воды может быть выполнен: - в условиях безнапорных подземных вод: \,Ъ1кН- (2.4) - в смешанных условиях при наличии напорной и безнапорной зон при условии заложения напорного водоносного горизонта под безнапорным: \,Ъ1к{15-т)т (2.5) Для несовершенных котлованов, работающих: - в напорных условиях: (2.6) - в безнапорных условиях: Q = 2,7т + т (2.7) В вышеприведенных формулах: Q - приток воды в котлован, м^/сут\ Н - толщина безнапорного водоносного пласта, ы; R - радиус депрессии, м; m - толщина напорного водоносного пласта, для выражения (2.7) принимается как разность отметок дна котлована и водоупора, м; S ~ заглубление дна котлована относительно исходного уровня подземных вод, м. Детальный расчет водопонизительных систем см. [23; 35; 65]. Требуемое понижение уровня подземных вод определяют: в водоносных слоях, содержащих безнапорные воды, в зависимости от допустимого повышения уровня воды за время аварийного отключения водопонизительной системы; в напорных водоносных слоях, залегающих ниже дна котлована или пола заглубленного сооружения, из условия исключения возможности прорывов воды и необходимости обеспечения устойчивости грунтов в основании сооружения, при пересечении сооружением или котлованом водоупорных слоев в процессе проектирования водопонижения исходят из практически достижимого снижения уровня цод:1емных вод, предусматривая при необходимости дополиительные мероприятия для защиты сооружения или котлована. Разрабатывая проект водопонижения необходимо учитывать, что искусстветгое снижение УПВ приводит к изменению физических свойств 1-рунтов, увеличению активного давления грунта на заглубленные части сооружения и вертикальным деформациям земной поверхности. Обычно, при небольшом снижении УПВ, происходит равномерное понижение уровня дневной поверхности, и это не оказывает существенного влияния на работу сооружения. При больших понижениях УПВ осадка может быть достаточно значительной и неравномерной, достигая 1 м. Например, в г Москве около эксплуатировавшегося 2-этажного кирпичного здания столовой пристраивалось новое здание с глубоким подвальным помещением. Грунтовый массив площадки слагался сверху вниз: суглинками мощностью 2,3 м, ниже - песками мелкими и средней крупности. Уровень подземных вод находился на глубине 1,8 м от дневной поверхности. Для разработки грунта котлован оградили птпунтовой стенкой, почти вплотную подходящей с одной стороны к зданию столовой, иглофильтрами понизили уровень подземных вод и начали земляные работы, а затем началось устройство бетонных конструкций под- т вальной части. В связи с тем, что работы велись шесть дней в неделю, а в выходной день иглофильтры выключали, подвал регулярно затапливался подземными водами. В первый день недели вода из котлована отсасывалась и работы продолжались. Через месяц после начала работ у оконных проемов здания столовой появились трещины, оконные рамы перекосились и здание стало интенсивно осаживаться в котловане (рис. 2.2). Через 1,5 месяца экстлуатация большинства помещений первого .этажа стала небезопасной. Анализ причин аварийных деформаций показал, что недопустимый крен здания был вызван снижением уровня подзслтых вод, в результате чего исчезло их взвешивающее влияния, плотность 1рунта повысилась, основание претерпело дополнительное уплотнение, сопровождающееся неравномерной осадкой здания. Поскольку депрессионная кривая быстро выполаживается но мере удалении от иглофильтра, то участки основания, где происходит процесс самоуплотпепия грунта, по глубине будут неодинаковы' даже в пределах пятна застройки здания, чем и было объяснено наличие крена здания в сторону иг.тофильтров. Кроме того, периодические снижения и подъемы уровня подземных вод способствовали развитию обильного трещинообразования в над-фундаментных конструкциях здания, В г. Тюмень пятиэтажное кирничрюе здание с продольными несущими стенами на сборных ленточных фувдаментах с глуби-  Рис, 2.2, Дсформз1щи существующего здания в результате нскусствен1ю-го водопонижения; 1 - иглофильтры; 2 - шпунт; 3 - кривая депрессии; 4 - котлован ной заложения 3,3 м эксплуатировалось в течение двух лет. В основании залегали стой мягко- и текученластичных суглинков с прослоями мелкого водонасыщенного песка. Уровень подземных вод располага.чся на глубине 2,2 м. В летний период в 5-6 м от здания параллельно его фасаду началась прокладка ливневой канализации. Для нее были разработаны траншеи глубиной 4 м, из которых периодически откачивалась вода. В это же время в стенах здания появились трещины. Наблюдения за осадками гадания, а также анализ поведения гипсовых марок, установленных на трещинах в здании, позволили сделать вывод, что это работы по устройству ливневой ганализации постужили причиной неравномерных осадок здания и деформаций его конструкций (рис. 2.3) [38]. Снижение уровня подземных вод вызывает не только осадки зданий и сооружений. У построек, возведенных на деревянных сваях, оголение голов свай, попавших в зону переменной влажности, вызывает интенсивное гниение и разрушение. При проектировании системы водопонижения необходимо предусмотреть меры по предотвращению разуплотнения грунтов и нарушению устойчивости откосов котлована и оснований рас-по.чоженных рядом сооружений. В частности, вынос мелких частиц грунта в откосах и дне котлована (суффозия) может вызвать -I 5-6м  -3.30 Рис. 2.3. Деформации жилого дома в результате откачки воды из траншеи для прокладки инженерных коммуникаций: 1 - кривая депрессии; 2 - водоотливной насос; 3 - гранится разрыхление грунта на участках, близких к котловану Разрыхление грунта возможно в процессе бурения, содержания и ликвидации водононизительных скважин, а также при погружении иглофильтров гидравлическим способом. При устройстве заглубленных в водоносный слой и достаточно протяженных подземных сооружений возможен барражный эффект, в результате которого поднимается уровень подземных вод с верховой стороны и снижается - с низовой стороны. В качестве мероприятия по устранению последствий барражного эффекта обычно используются дренаж и противофильтрационные завесы. Некоторые негативные явления, вызванные работой водопонизительных установок, рассматриваются в [71]. Так, при погружении иглофильтров в водонасыщенные песчаные i-рунты с помощью подмыва расстояние между ними и краем существующих фундаментов должно быть больше разности отметок низа иглофильтра и подошвы фундамента. Если по каким-либо причинам это условие не соблюдается либо водопонижение ведется в мелких и пылеватых песках и супесях, то обязательно требуется устанавливать иглофильтры в скважины, заполненные крупным или средней крупности песком. Эти мероприятия направлены на снижение возможности вымывания пылеватых фракций из грунта. Контроль за составом откачиваемой из скважины воды целесообразно осуществлять через 2 и 6 ч с начала водоотлива. При обнаружении в воде пылеватых частиц иглофильтры должны быть 11ерестав.[ены в более удаленные скважины, оборудованные обратным фильтром. Для исключения опасного влияния водопонижения на близстоящие здания в Финляндии, например, принято, откачивая иглофильтрами воду из котлована, часть ее выливать за пределы шпунтовой стенки в кольцевой и.ли вертикальный дренаж для поддержания ее постоянного уровня. Так, во время работ по реконструкции подземного пространства административных зданий в центре Хельсинки функционировало автоматическое устройство, реагирующее на понижение уровня подземных вод за пределами шпунтовой стенки. Если таковое понижение фиксировалось, то автоматически включались насосы и закачивади необходимое количество воды за ограждение котлована. Когда уровень подземных вод выравнивался до проектного положения, насосы выключались. При использовании подобной технологии не только предупреждаются нежелательные деформации окружающих зданий, но исключаются оголение и гниение голов деревянных свай. Деформации оснований существующих зданий при временном или постоянном водопонижении вблизи определяют по выражению [58]: ji где - безразмерный коэффициент, равный 0,8; crj - дополнительные эффективные напряжения в грунте, определяемые: hj, Ej - толщина и модуль деформации i-ro слоя грунта; п - число слоев в пределах сжимаемой толщи; у - удельный вес грунта, Ysb ~~ удельный вес грунта во взвешенном состоянии, - понижение уровня подземных вод. Способы водопонижения определяются глубиной котлована, технологией строительства, фильтрационными свойствами грунтов и отличаются принципом отбора воды из грунта, конструкцией водононижающих скважин, видом насосного оборудования и т.н. (см. табл. 2.1). В зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительства различают следующие способы водопонижения: поверхностный; из подземных выработок; комбинированный. Наиболее распространен поверхностный способ. Поверхностное водопонижение и водоотлив выполняются с соблюдением следуюи1их правил: с верховой стороны выемок для перехвата потока поверхностных вод используются кавальеры и резервы, устраиваемые сплошным контуром, а также постоянные водосборные и во-доотводящие сооружения или временные канавы и обвалования; канавы, при необходимости, могут иметь защитные крепления от размыва или фильтрацио]П1ых утечек; кавальеры с низовой стороны выемок отсыпают с разрывом, преимущественно в пониженных местах, но не реже, чем через каждые 50 м; ширина разрывов устраивается не менее 3 м; 1 2 3 4 5 6 7 8 ... 16 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||