1 стр. из 1

Вопросы строительства зданий и сооружений в условиях слабых грунтов нашего региона постоянно находится в центре внимания и споров специалистов. Отражением этого служат ставшие практически регулярными семинары, проводимые северо-западным отделением Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению и рядом других профессиональных объединений.

Основным направлением работы специалистов и ученых является изучение свойств грунтов и методов расчета их поведения при строительстве. При этом, по нашему мнению, недостаточное внимание уделяется развитию и внедрению технологий активного воздействия на грунты с целью управления их свойствами.

Стандартные решения по замене слабого грунта песком или установке верхних строений на сваи, опирающихся на малосжимаемые грунты, в ряде случаев оказываются технически и экономически нецелесообразными. В арсенал возможных решений могут быть добавлены решения, связанные с применением технологии стабилизации (закрепления) слабых грунтов. Применение этой технологии может быть целесообразным при строительстве на заторфованных территориях, на территориях со сложным геологическим строением, при разработке котлованов, строительстве дорог, площадок и проездов. Актуальность применения технологии стабилизации слабых грунтов показал опыт строительства второй сцены Мариинского театра и создания намывных территорий.

Не считая традиционного способа замены слабых грунтов песком или редких и затратных инъекционных и электроосмотических технологий, можно привести несколько направлений технологии стабилизации грунтов. Прежде всего, это технология jet-grouting, заключающаяся в смешивании грунта с суспензией вяжущего, в основном цемента, при размыве грунта струей водной суспензии, подаваемой под высоким давлением через форсунки земснаряда. К недостаткам технологии можно отнести невозможность контроля и обеспечения постоянства водоцементного отношения образующейся грунтовой смеси, большие потери вяжущего, неоднородные свойства закрепленного массива, неконтролируемое распространение суспензии с грунтовыми водами за пределы обрабатываемого массива, обводнение соседних участков грунта.

Другим направлением, выходящим на российский строительный рынок, является технология компаний Rambol и ALLU — объемная стабилизация грунта, которая реализуется за счет механического перемешивания грунта специализированной погружной фрезой с вяжущим (в основном цементом и известью), подаваемым дозировано пневмоподачей в виде сухих порошковых смесей. Однако технические особенности используемых фрез ограничивают область возможного применения технологии грунтами текучей или пластично-текучей консистенции. Технология не предусматривает существенного уплотнения обработанных грунтов. Достигаемые механические показатели грунтов в результате стабилизации невелики (по данным разработчиков, наибольшая достигаемая прочность на одноосное сжатие стабилизированного грунта не превышало 50 кПа).

Метод геодренирования хорошо применим для пылеватых обводненных песков и некоторых других слабых грунтов, но практически неприменим к глинистым грунтам и грунтам со значительными водоудерживающими свойствами. Этот метод требует организации пригруза стабилизируемого грунта на значительный временной период.

Научно техническим центром «Технологии XXI века» при участии СПб ГАСУ и кафедры инженерной геологии СПб ГУ принята программа по разработке методов стабилизации слабых грунтов. Эта работа проводится как в направлении разработки новых вяжущих веществ, так и в направлении разработки новых технологий их внесения в грунт с целью создания укрепленного массива грунтов с контролируемыми свойствами. Одним из достижений в этом направлении служит внедрение нового типа вяжущих веществ — минеральных комплексообразующих добавок (МКД).

МКД является отечественным материалом, представляющим собой гидрофильный сухой порошок, состоящий из модифицированных пакетов глинистых частиц химически связанных с ионами переходных металлов (Са+, Са++, Мg+, Мg++). В состав МКД могут вводиться гидрофобизирующие и другие добавки. Для ускорения твердения грунтов и повышения их механических характеристик МКД применяется совместно с цементом. Механизм трансформации грунта и генерации вяжущего в нем при внесении МКД опубликован в ряде научных статей (под наименованием ИММ-технологии). По сравнению с традиционными материалами для стабилизации грунта (цемент, известь, органические модификаторы) опыт применения МКД в нашем регионе показал большую эффективность для закрепления переувлажненных глинистых грунтов и грунтов, содержащих растительные остатки. Стабилизированный с применением МКД грунт в отличие от грунтоцемента имеет значительную пластичность при модуле деформации от 30 до 60 МПа, низкую теплопроводность (0.6–0.8 Вт/Км), а коэффициент фильтрации — менее 10-3 м/сут.

После введения в переувлажненный глинистый грунт МКД в количестве 4–6% по массе наблюдается значительное отделение воды и стабилизация грунта. Это подтверждает, например, опыт стабилизации суглинка на дне котлована 1-й очереди контейнерного терминала Санкт Петербургского Морского порта (площадь проведения работ 4,5 га). После выемки техногенных грунтов на подстилающих суглинистых грунтах дна котлована за счет попадания воды и механического воздействия образовался слой грунта в текучей консистенции. Толщина этого слоя составила 0.5 м, а на отдельных участках — более метра. Работы проводились в условиях низких температур и атмосферных осадков в период октября-декабря 2009 г. После совмещения переувлажненного разжиженного суглинка с МКД и цементом процесс его уплотнения сопровождался интенсивным выделением из грунта излишков воды.

В результате применения технологии слой разжиженного суглинка был преобразован в водоустойчивый грунтовый слой с прочностью на одноосное сжатие в пределах 2–4 МПа. Аналогичные особенности стабилизации переувлажненных грунтов с применением МКД наблюдались и на других объектах.

Если для стабилизации поверхностных слоев слабых грунтов мощностью до метра совмещение грунта с вяжущими реагентами осуществляется современными высокопроизводительными фрезами, а уплотнение стандартной строительной техникой, то для стабилизации линз в теле грунтового массива или слоев слабых грунтов большой мощности требуется применение отдельных конструктивных и технологических приемов. Так, например, вместо стабилизации всего объема слабого грунта можно производить стабилизацию по так называемой сотовой структуре. С помощью специальной оснастки можно создавать в массиве слабых грунтов траншеи, из которых извлекается слабый грунт. Извлеченный грунт перемешивается с вяжущими реагентами и послойно с уплотнением укладывается в траншею. Глубина траншей может быть до 8 м, ширина — более 1.2 м.

После такой обработки в теле массива слабого грунта образуется система «стена в грунте» от верха до основания массива слабого грунта. Пересекаясь, эти стены образуют объемную конструкцию — «сотовую» структуру. Шаг и толщина стен определяются расчетом. Эти стены практически не пропускает воду. Заключенный между подстилающими грунтами, стенами ячейки и верхним покрытием ячейки (грунтовым или искусственным), обводненный слабый грунт в ячейке «соты» практически несжимаем. Это обеспечивает передачу нагрузки с поверхности сотовой структуры на свое основание — подстилающие грунты, имеющие лучшие (чем у стабилизируемых грунтов) физико-механические показатели.

Применение этой технологии позволяет сократить от 2 до 3 раз объем обрабатываемого грунта, регулировать и контролировать свойства укладываемого в траншею материала.

Развитие новых технологий стабилизации грунтов расширяет возможности строителей и проектировщиков. К сожалению, надо отметить, что внедрение новых технологий, имеющих несомненную экономическую и техническую целесообразность, зачастую остается зоной риска разработчика технологии и проектной организации. Преодолеть стандартный вопрос, почему это не применяют на Западе, удается только после кооперации или передачи технологии западному партнеру. Для успешного внедрения новых технологий и расширения методов строительства в сложных инженерно-геологических условиях необходим широкий обмен информацией и опытом, проведение совместных совещаний разработчиков и строителей, а также организация финансирования опытных работ.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!