Способ закрепления грунта

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам закрепления грунтов оснований зданий и сооружений, и может быть использовано при формировании свайных фундаментов сооружений различного назначения в слабых водонасыщенных грунтах. Способ закрепления грунта включает определение количества, порядка залегания, толщины и свойств геологических элементов в геологическом разрезе закрепляемого массива грунта с последующим закреплением грунта отдельными заходками снизу вверх по высоте закрепляемого грунта. Новым является то, что в геологических элементах с наибольшими просадочными свойствами возводят буронабивные сваи с использованием обсадной трубы путем полного замещения грунта бетонной смесью, а в остальных геологических элементах возводят грунтоцементные сваи по струйной технологии, при этом каждую следующую заходку осуществляют после того, как свая, возведенная предыдущей заходкой, наберет прочность, достаточную для удержания закрепляемого при последующей заходке грунта, а буронабивные и грунтоцементные сваи возводят соосно. Технический результат изобретения состоит в повышении степени закрепления и несущей способности грунта при сокращении сроков строительства и снижении расхода бетона.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам закрепления грунтов оснований зданий и сооружений, и может быть использовано при формировании свайных фундаментов сооружений различного назначения в слабых водонасыщенных грунтах.

В процессе возведения свайных оснований сооружений различного назначения в слабых водонасыщенных грунтах возникает необходимость закрепления этих грунтов. Грунты в геологическом разрезе могут содержать разнородные по своим свойствам геологические элементы (слои грунта), в том числе проблемные (подземные полости, водяные линзы, плотная глина) Количество и чередование таких геологических элементов могут быть самыми разнообразными.

Известен способ укрепления грунтов, в частности слабых водонасыщенных, согласно которому через систему инъекторов в основание зданий и сооружений вводят уплотняющий раствор, в качестве которого используют песчано-цементную смесь При этом образуется грунтоцементный несущий элемент с образованием жесткого каркаса непосредственно в самом массиве грунта с повышенной несущей способностью в виде природнотехногенного композита /Патент РФ 2059044, E 02 D 3/12, 1996/.

Недостатком этого способа является ограничение возможности его применения для закрепления грунтов, имеющих проблемные геологические элементы - пустоты. водяные линзы, плотную глину и т.п.

Известен способ закрепления грунта с подземной полостью, включающий образование вертикальных скважин до соединения их с подземной полостью и нагнетание в полость закрепляющего материала, при этом образование скважин осуществляют рядами, после этого в плоскости каждого ряда бурят на глубину, превышающую расположение дна полости, наклонные, пересекающиеся над полостью дополнительные скважины, а нагнетание в полость закрепляющего материала осуществляют путем попеременной подачи насыщенного пара и сухой цементобентонитовой смеси /Авторское свидетельство СССР 787550, E 02 D 3/12, 1980 г./.

Недостатками этого способа являются высокие трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ закрепления грунта, включающий образование скважин и нагнетание в них цементного или грунтоцементного раствора снизу вверх по высоте скважины отдельными заходками, определение количества, порядка залегания, толщины и свойств геологических элементов в геологическом разрезе закрепляемого массива грунта и использования для каждого геологического элемента своего раствора, расход цемента на который определяют по расчетной формуле /Патент РФ 2133795, E 02 D 3/12, 1999 г./.

Недостатками известного способа является то, что при бурении скважин в слабых грунтах стенки скважин неустойчивы, особенно в случае наличия среди слоев грунта пустот или водяных линз, а последующая закачка закрепляющего раствора в такие скважины создаст неравномерность несущей способности закрепленного массива грунта по высоте.

Задачей настоящего изобретения является возведение свайных оснований сооружений различного назначения из закрепленных грунтов.

Технический результат от использования предложенного способа заключается в повышении степени закрепления и несущей способности грунта при сокращении сроков строительства и снижении расхода бетона.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в способе закрепления грунта, включающем определение количества, порядка залегания, толщины и свойств геологических элементов в геологическом разрезе закрепляемого массива грунта с последующим закреплением грунта отдельными заходками снизу вверх по высоте закрепляемого грунта, в геологических элементах с наибольшими просадочными свойствами возводят буронабивные сваи с использованием обсадной трубы путем полного замещения грунта бетонной смесью, а в остальных геологических элементах возводят грунтоцементные сваи по струйной технологии, при этом каждую следующую заходку осуществляют после того, как свая, возведенная предыдущей заходкой, наберет прочность, достаточную для удержания закрепляемого при последующей заходке грунта, а буронабивные и грунтоцементные сваи возводят соосно.

Способ осуществляют следующим образом.

На участке, отведенном под строительство нового сооружения, проводят инженерно-геологические работы с определением количества, порядка залегания толщины и свойств геологических элементов в геологическом разрезе массива грунта. В случае выявления наличия среди слоев грунта геологического элемента с наибольшими просадочными свойствами, в нем возводят буронабивную сваю с использованием обсадной трубы путем полного замещения грунта бетонной смесью, а в остальных геологических элементах возводят грунтоцементные сваи по струйной технологии. В зависимости от порядка залегания слоев грунта в геологическом разрезе происходит чередование различных этапов закрепления грунта (осуществление заходок) - по струйной технологии или возведением буронабивной сваи. Каждую следующую заходку осуществляют после того, как свая, возведенная предыдущей находкой, наберет прочность, достаточную для удержания закрепляемого при последующей заходке грунта. Буронабивные и грунтоцементные сваи возводят соосно.

Пример 1 Геологические изыскания грунта под площадкой, планируемой под строительство, показали наличие в мягкопластичном суглинке вымыва грунта на глубине 5,3 м от поверхности, толщиной 0,6 м, расположенного на высоте 4,2 м от коренного грунта. Первой заходкой по закреплению грунта мягкопластичного суглинка - по однокомпонентной струйной технологии возводят грунтоцементную сваю, опирающуюся на коренной грунт, диаметром 1 м и длиной 4 м. На вторые сутки с момента возведения грунтоцементной сваи начинают вторую заходку: в грунт с опорой на грунтоцементную сваю, соосно с ней помещают обсадную трубу диаметром 0,86 м, внутрь и на дно которой помещают шнек, в процессе подъема которого изымают проблемный грунт одновременно с полной заменой его на закачиваемую под пяту шнека бетонную смесь, на длину 0,9 м/ Обсадную трубу и шнек вынимают из грунта. Через 24 ч после возведения буронабивной сваи в процессе последующей третьей заходки возводят соосно с буронабивной грунтоцементную сваю по однокомпонентной струйной технологии. Совместное затвердевание грунтоцементной и буронабивной свай позволяет повысить качество и несущую способность сваи, возводимой из закрепленного грунта, в том числе за счет дополнительно возникающих сил трения (за счет частичного взаимопроникновения грунтоцемента и бетона).

Пример 2 Геологические изыскания грунта под площадкой, планируемой под строительство, показали наличие полости над коренным грунтом на глубине 9,6 м, высотой 0,85 м, а также слои слабого текучепластичного суглинка. Первой заходкой по закреплению грунта помещают обсадную трубу диаметром 1,3 м с опорой на коренной грунт, внутрь и на дно которой помещают шнек, в процессе подъема которого изымают проблемный грунт одновременно с полной заменой его на закачиваемую под пяту шнека бетонную смесь, на длину 1,0 м. Обсадную трубу и шнек вынимают. Через 12 ч после окончания закачивания бетонной смеси в процессе последующей второй заходки возводят соосно с буронабивной грунтоцементную сваю по однокомпонентной струйной технологии диаметром 1 м, длиной 8,6 м Совместное затвердевание грунтоцементной и буронабивной свай позволяет повысить качество и несущую способность сваи, возводимой из закрепленного грунта, в том числе за счет дополнительно возникающих сил трения (за счет частичного взаимопроникновения грунтоцемента и бетона), а также существенно (на 80%) сэкономить расход бетона за счет укрепления грунта по струйной технологии, вместо сооружения сплошной буронабивной сваи длиной 9,6 м.

Таким образом, предложенный способ закрепления грунта позволяет повысить степень закрепления и несущую способность грунта. Использование закрепленного по предложенному способу грунта в качестве основания, например туннеля, позволяет значительно (до 40%) снизить расход бетона на возведение несущих конструкций вновь строящегося сооружения и сократить сроки строительства.

Формула изобретения

Способ закрепления грунта, включающий определение количества, порядка залегания, толщины и свойств геологических элементов в геологическом разрезе закрепляемого массива грунта с последующим закреплением грунта отдельными заходками снизу вверх по высоте закрепляемого грунта, отличающийся тем, что в геологических элементах с наибольшими просадочными свойствами возводят буронабивные сваи с использованием обсадной трубы путем полного замещения грунта бетонной смесью, а в остальных геологических элементах возводят грунтоцементные сваи по струйной технологии, при этом каждую следующую заходку осуществляют после того, как свая, возведенная предыдущей заходкой, наберет прочность, достаточную для удержания закрепляемого при последующей заходке грунта, а буронабивные и грунтоцементные сваи возводят соосно.