В онлайне: 3 (гостей - 3, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 725.41

Использование полых свай с целью инъекции карстовых полостей

 

Кухарь А.В., доцент, Яркин В.В., доцент, Малахова Е.А., магистрант

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

 

Рассмотрены основные проблемы инженерного освоения закарстованных территорий. В качестве конструктивной защиты зданий и сооружений предложен способ использования полых свай с целью инъекции карстовых полостей.

 

По причине высокой плотности застройки в городской черте, обширности закарстованных территорий, а так потребности возводить объекты на географически и экономически выгодных территориях, отсутствует возможность переносить объекты на более безопасное основание. Поэтому большое количество зданий и сооружений построены на участках с возможностью возникновения карстовых деформаций различных категорий. Более того, численность таких объектов продолжает увеличиваться [5].

Проектирование зданий и сооружений на закарстованных территориях в соответствии с требованиями нормативных документов [1] предусматривает обеспечение соответствующих противокарстовых мероприятий. Одними из самых эффективных являются конструктивные. В качестве конструктивной защиты зданий и сооружений наибольшее распространение получили монолитные железобетонные фундаменты в виде сплошной плиты, перекрестных балок и лент со консольными удлинениями, а так же свайные фундаменты прорезающие карстующиеся породы [6].

Численные исследования влияния изменения геометрических параметров карстовой полости и вида основания на НДС конструкций свайного ленточного фундамента показали, что при изменении геометрических размеров карстовой полости, с размерами до 1,0х1,5 м, (так как с помощью ПК Plaxis было установлено что при больших размерах полости наступает обрушение вышележащего грунтового массива) не зависимо от вида основания, наибольшее влияние на НДС свай оказывает высота исследуемых полостей по отношению к их диаметру. При этом увеличение геометрических размеров карстовой полости на изгибающие моменты в ростверке не оказало существенного влияния. Следовательно, свайный фундамент является хорошим конструктивным мероприятием по защите зданий и сооружений на карстоопасных территориях [2].

Численные исследования НДС грунтового массива и конструкций свайного ленточного фундамента [3] показали, что самым неблагоприятным местом расположения карстовой полости является по боковой поверхности вблизи пяты сваи, расположенной в центре ростверка. Именно в этом случае увеличение изгибающего момента в конструкциях фундамента является максимальным (Рис. 1).

 

Рис. 1 -Гистограмма зависимости максимального изгибающего момента от геометрических параметров карстовой полости

 

Исходя из этого, можно сделать вывод, что для обеспечения жесткости и геометрической неизменяемости здания и сооружения авторами рекомендуется выполнить противокарстовую защиту, которая включает в себя заполнение карстовых полостей.

В качестве материалов заполнения могут быть использованы сыпучие (грунтовые, бетонные, порошковые и др.), жидкие (расширяющиеся цементные растворы, цементно-бетонные растворы и др.), различные гидросмеси дисперсного материалы, тампонажные растворы и др.

Предложенный способ заполнения карстовых полостей относится к строительству, в частности к свайным фундаментам, возводимым в грунтах, ослабленных карстовой полостью. Способ заполнения карстовых полостей заключается в погружении полой железобетонной сваи круглого сечения с отверстиями в стенке, которые в свою очередь закрыты заслонками для защиты сваи от грунтовых вод и попадания грунта внутрь сваи во время погружения до проектной отметки.

Применение данного способа позволяет решить техническую задачу по созданию надежного основания в случае возникновения карстовой полости вблизи поверхности сваи.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении несущей способности предложенной свай и уменьшении изгибающего момента в конструкциях свайного ленточного фундамента, находящегося в карстовых и слабонесущих грунтах.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважину погружается полая железобетонная свая круглого сечения 1, выполненная с наклонными отверстиями 2 в стенке сваи в шахматном порядке (Рис.2). Свая наполнена сыпучим материалом-заполнителем 6. Из-за бокового давления грунта на сваю при ее погружении в грунт заслонки 3 будут закрыты.

 

 

 

Рис. 2 -Свая, находящаяся в грунте без карстовой полости

1- свая; 2- отверстие; 3- заслонка; 4-датчик давления; 5- устройство; подающее давление; 6-материал-заполнитель

 

С целью мониторинга процесса карстообразования вблизи оголовка сваи располагается датчик давления 4. При образовании карстовой полости вблизи поверхности сваи происходит снижение давления на заслонку, в следствии чего она открывается и датчик давления подает сигнал на устройство 5.

Со стороны оголовка сваи с помощью устройства 5 подается материал для заполнения полости под давлением через указанные отверстия в сторону грунтового массива для образования искусственного основания. После полного заполнения полости устройство подачи давления автоматически выключается при достижении исходного давления в полости сваи (Рис.3).

 

 

Рис. 3 -Свая, находящаяся в грунте после образования карстовой полости

1- свая; 2- отверстие; 3- заслонка; 4-датчик давления; 5- устройство; подающее давление; 6-материал-заполнитель

 

В качестве прототипа принят способ создания бетонного башмака сваи, заключающийся в погружении вращением сваи с наконечником в нижней части в грунт до проектной отметки с выводом выбираемого грунта на дневную поверхность и подачи бетонного раствора в зону пяты сваи. Вращением погружают в грунт полую сваю в виде трубы, выполненную с отверстиями в стенке или окнами, затем полость сваи заполняют бетонным раствором на высоту от наконечника, равную 3-5 диаметрам трубы сваи, создают со стороны оголовка на бетонный раствор давление и выдавливают его через указанные отверстия или окна в сторону стенок грунтового отверстия для образования бетонного башмака [4].

Недостатком данного известного способа является то, что бетонирование происходит по всей длине сваи и не контролируется размеры и место расположения карстовой полости. Целесообразность метода, предложенного авторами состоит в экономии материала-заполнителя при заполнении карстовой полости.

Достоинствами предлагаемого способа является низкая себестоимость производства сваи, возможность использования различных материалов в качестве заполнения полостей. Благодаря шахматному расположению полостей защита сваи обеспечивается по всей высоте и во всех направлениях. Наличие датчика давления позволяет выполнять карстомониторинг без применения дополнительного оборудования и технологических процессов. Использование в качестве материала-заполнителя грунтоцементного или грунтобетонного раствора дает возможность закрепить растворимые горные породы вокруг конструкций фундамента.

 

Библиографический список

1. ДБН В.2.1-10-2009. Основи та фундаментибудинків і споруд [Текст]. – Назаміну СНиП 2.0201-83, СНиП 2.02.03-85, розділ 5 «Определение несущей способности свай по результатам полевых исследований»; наданочинності 2007-07-01. – Київ: МінрегіонбудУкраїни, 2009. – 104 с.

2. Малахова, Е.А., Кухарь, А.В, Влияние параметров карстовой полости и вида основания на напряженно-деформированное состояние конструкций свайного ленточного фундамента // Опыт прошлого – взгляд в будущее: 8-я Международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов: материалы конференции. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. с.247-251. 

3. Кухарь, А.В, Малахова, Е.А. Влияние параметров карстовой полости на напряженно-деформированное состояние конструкций свайного ленточного фундамента [Текст] / А.В. Кухарь, Е.А. Малахова // Вестник ДонНАСА. – Макеевка., 2018. – Т.1. – с.63-67.

4. Патент на изобретение №2276227 Россия, E 02 D 5/56. Способ создания бетонного башмака сваи. / А.Н. Басиев; заявл. 08.09.2004; опубл. 10.05.2006, Бюл. №13.

5. Фармаковский И.И., Лучкова В.И., Подгорная Т.И. Освоение новых и адаптация существующих территорий, подверженных карстово-суффозионным процессам, в условиях устойчивого развития мегаполисов России // Новые идеи нового века: материалы международной научной конференции ФАД ТОГУ. 2012. Т. 1. С. 174-180.

6. Готман А.Л., Магзумов Р.Н. Метод расчета свайных ленточных фундаментов при образовании карстового провала // Вестник МГСУ. 2014. № 2. С. 74—83


 

Разделы конференции »

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.