Геокомпозит метод усиления фундамента

Обновлено: 28.04.2024

Работы по возведению фундаментов и подземных сооружений в общем объеме строительно-монтажных работ в стране занимают 7-15% сметной стоимости строительства, 10-20% затрат труда, 15-20% общей продолжительности работ по возведению зданий и сооружений.

Возведение и реконструкция надежных фундаментов и подземных сооружений на просадочных и других структурно-неустойчивых и слабых грунтах вызывает необходимость дополнительных стоимостных и материально-технических затрат. Поэтому использование местных грунтов, закрепленных уплотняющими растворами, по эффективным технологиям, имеет большое практическое значение.

Решить проблемы укрепления грунтов при повышении плотности застроенных территорий, реконструкции и создания современных инфраструктур в стесненных условиях, можно лишь при использовании таких методов искусственного улучшения грунтов оснований, при которых не возникают динамические воздействия на грунты основания и фундаменты существующих зданий от механического и статического уплотнения.

Одним из таких методов является метод «Геокомпозит».

Метод «Геокомпозит» - это новый вид оснований, получаемых с помощью системы методов обработки и усиления слабых грунтов. Метод основан на инъекционном уплотнении грунтов путем нагнетания по специальной технологии цементного раствора при давлении, значительно превышающем нагрузку на грунт от сооружения.

В основу метода положены работы Уральского института «ПромстройНИИ-проект». В современном виде метод разработан в институте Геологии РАН под руководством академика Осипова В.И. и запатентован. После укрепления грунтов методом «Геокомпозит» застывший цементный раствор образует армирующий каркас, напоминающий корни дерева, «стволом» которого является погруженный в грунт стальной инъектор (с застывшим в инъекторе цементным раствором). При этом происходит дополнительное улучшение механических характеристик вмещающего грунтового массива.

Работы по укреплению грунтов основания производятся параллельно с общестроительными работами с использованием малогабаритного оборудования и практически не сказываются на общих сроках строительства. Стоимость работ при усилении методом «Геокомпозит» в 5-10 раз ниже стоимости работ по закреплению грунтов методом силикатизации. Метод экологически чистый.

Наблюдения за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений после проведения работ по усилению грунтов методом « Геокомпозит» свидетельствуют о высокой эффективности и надежности метода.

В числе искусственных методов закрепления грунтов основания и фундаментов в настоящее время наибольшее распространение в России получил метод усиления с помощью буроинъекционных свай. Буроинъекционные, или, как принято называть их в зарубежной практике, "корневидные сваи ” - одна из разновидностей буронабивных свай.

Названием "корневидные” они обязаны форме фундамента, представляющего собой, чаще всего, пучок свай, расходящихся под различными углами наклона и напоминающих корни деревьев, а также форме самого ствола сваи, имеющего по длине многочисленные местные уширения, получаемые при нагнетании раствора в скважину под давлением.

Отличительными особенностями свай этого типа являются:
- их малый диаметр 50-280 мм, обычно 127-190 м;
- большое относительное заглубление L/D, обычно более 100;
- материал ствола - армированный мелкозернистый бетон; способ изготовления - инъекция бетона в скважину под давлением.

Искусственное закрепление грунтов способы

Усиление оснований и фундаментов буроинъекционными сваями обычно включает два основных этапа, каждый из которых может иметь самостоятельное значение.

Первый этап - укрепительная цементация, при которой производится усиление кладки существующих фундаментов инъекцией в них цементного или растворов других составов, а также заполнение подобными растворами имеющихся пустот на контакте фундамент-грунт;

Второй этап - устройство собственно буроинъекционных свай, служащих для передачи нагрузок от сооружения на нижележащие, мало сжимаемые грунты основания с целью прекращения его неравномерных осадок и уменьшения осадок сооружения в целом.
Выбор способа усиления несущих конструкций реконструируемых или реставрируемых объектов, в том числе оснований и фундаментов, определяется причинами необходимости усиления, которые зависят от вида выполняемых работ - консервация, реставрация или реконструкция сооружения.

Искусственное закрепление грунтов оснований

Эти работы могут быть связаны с фиксацией существующей ситуации, восстановлением или воссозданием утраченных элементов сооружения без изменения его первоначального вида и нагрузок, а также перепланировкой, надстройкой и другими мероприятиями, связанными с изменением функции сооружения, мощности производства и его технологии или вида выпускаемой продукции - для промышленных предприятий. Выбор способа усиления непосредственно обусловлен также причинами и характером имеющихся деформаций, грунтовыми условиями и, конечно, конструкцией и материалом усиляемых несущих элементов.

При учете этих факторов и, кроме того, опыта проектных и производственных организаций, выполняющих реконструкцию или ведущих реставрационные работы, их традиций, наличия того или иного необходимого при производстве работ оборудования и материалов возможно надежно и качественно выполнить усиление несущих конструкций, оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений. Оптимальное техническое и экономическое решение этой задачи может быть найдено лишь путем оценки и сравнения нескольких альтернативных вариантов усиления в данных конкретных условиях. Причем, особенно важно подчеркнуть, что процесс решения проблемы должен быть во всех случаях не формальным, творческим и научно обоснованным.
Таким образом, в каждом конкретном случае при проектировании усиления решаются две задачи, одна из которых связана с обеспечением необходимой прочности и устойчивости здания или сооружения, а вторая – с принятием наиболее экономичного решения, достигаемое технико-экономическим сравнения различных вариантов усиления.

Искусственное закрепление грунтов Ростов

При проведении инженерно-геологических изысканий исследуют свойства грунтов основания непосредственно в пределах глубины заложения фундаментов и под их подошвой, а также на глубину сжимаемой толщи. Количество геологических выработок, скважин и шурфов, назначают в зависимости от размеров сооружения в плане, его типа, этажности, материала, протяженности и количества несущих стен и отдельно стоящих опор, наличия подвалов и подземных коммуникаций, -сложности рельефа площадки, характера окружающей застройки, наличия архивных сведений о данном сооружении и проводившихся на площадке в предшествующие годы инженерно-геологических изысканиях. В общем случае количество разведочных скважин должно быть не менее трех, количество шурфов - не менее пяти, закладываемых в местах, наиболее характерных для определения конструкций обследуемых фундаментов и приуроченных к наиболее выраженным деформациям конструкций.
Целью инженерно-геологических изысканий является определение физико-механических и деформативных характеристик грунтов основания, а также определение положения уровня подземных вод, в том числе, с учетом его сезонных колебаний и химического состава для уточнения характера и степени агрессивности по отношению к материалу фундаментов.

Обследование фундаментов включает выявление конструкции, определение геометрических размеров и формы, характера и материала кладки фундаментов, а также механической прочности материала кладки и связующего раствора, определение наличия, типа и материала гидроизоляции - горизонтальной и вертикальной. Подлежит расчету и величина фактического давления сооружения в отдельных его частях и в целом на грунты основания.

В России, несмотря на довольно большой опыт, до настоящего времени не существует норм и правил по проектированию фундаментов при реконструкции и реставрации зданий и сооружений. Нет также документов, регламентирующих объем и характер изысканий, выполняемых в комплексе работ по обследованию эксплуатируемых зданий и сооружений.
Фактическое давление на грунты основания, уплотнившиеся под воздействием длительной нагрузки от здания рассчитывали по допускаемому давлению, принимаемому для нового строительства, с повышающими коэффициентами 1.1-1.5, в зависимости от вида грунта. Давление под подошвой фундаментов для всех случаев реконструкции разрешалось увеличивать до значений, превышающих допустимое по нормам нового строительства на 40%, но лишь в том случае, если в несущих конструкциях реконструируемого здания отсутствуют трещины от неравномерных осадок.

Если фактическое давление Р оказывается больше несущей способности грунта R , то необходимо увеличение площади подошвы фундаментов, дополнительное заглубление или другой вид усиления фундаментов или искусственное улучшение строительных свойств грунтов основания, введение повышающего коэффициента к величине допускаемого давления исходя только из срока службы здания и фактического давления на грунты основания тем не менее не решают полностью проблему дальнейшей безопасности эксплуатации зданий, так как при этом не учитываются возможные деформации. Кроме того, не принимаются в расчет предельно допустимые для данного сооружения осадки и его способность противодействовать развитию неравномерных осадок.
При этом следует иметь в виду, что наряду с решением многих задач, связанных с усилением фундаментов, правильному решению проблемы в значительной степени способствует выявление конструктивной схемы здания и определение действующих в уровне фундаментов нагрузок.

В конечном счете, решение вопроса о возможности передачи дополнительных нагрузок на существующие фундаменты и грунты основания, а также необходимость их усиления остается за проектировщиком и зависит от его опыта и интуиции.

Для закрепления слабых грунтов широко используется метод "Геокомпозит" , который основан на управляемом инъецировании в основание зданий и сооружений твердеющих цементных растворов по специальным объемно-планировочным схемам, рассчитанным в зависимости от конкретных инженерно-геологических условий.

Технология метода "Геокомпозит"

Инъецирование цементного раствора производится при давлениях, значительно превышающих прочность грунтов. Вследствие этого при таком инъецировании происходит гидроразрыв грунтового массива, при этом трещины гидроразрыва заполняются цементным раствором, формирующим в грунте после схватывания и твердения жесткий каркас из цементного камня, а фрагменты грунтового массива, оказавшиеся между трещинами гидроразрыва, уплотняясь давлением, создаваемым инъектируемым раствором, приобретают новые, существенно улучшенные механические характеристики.

Образующиеся при инъецировании включения раствора в процессе нагнетания распространяются в стороны от инъектора на определенные расстояния и расширяются за счет увеличения объема поступающего раствора, что приводит к формированию вокруг инъектора при твердении раствора жесткого армирующего каркаса. Морфологический облик армирующего каркаса из цементного камня в первом приближении напоминает корни дерева, стволом которого является труба инъектора. Радиус распространения жестких включений и их мощность определяются конкретными инженерно-геологическими условиями, а также параметрами инъецирования: величиной давления и объемами нагнетания.

Одна из основных идей геотехногенных массивов заключается в том, чтобы нагрузку от инженерного сооружения равномерно передать на весь объем основания, а не на его часть, как это имеет место у большинства традиционно применяемых фундаментов, что позволяет исключать образование в основании сооружений зон повышенных напряжений.

Геотехнический массив («геомассив») — это система природных и техногенных образований, создаваемая в основании инженерного сооружения путем включения в природный массив грунта и на его поверхность техногенных элементов (уплотненных или закрепленных зон и слоев, бетонных и грунтоцементных блоков, плит и т.д.). Такая комплексная система формирует единую пространственную структуру с высокой распределительной несущей способностью. Особенно эффективен этот метод в сложных инженерно-геологических условиях, где применение традиционных фундаментных конструкции (сваи, столбчатые, ленточные фундаменты и т.д.) по каким-либо причинам невозможно, затруднено или неэффективно (условия заболоченной местности, иловатых или просадочных грунтов).

Решаемые с помощью метода "Геокомпозит" задачи:

Подготовка оснований для нового строительства;

Укрепление оснований аварийных зданий и сооружений;
Закрепление грунтовых массивов с целью повышения устойчивости склонов;
Укрепление оснований зданий и сооружений при их реконструкции;
Укрепление бутовых фундаментов;
Выправление крена аварийных зданий;
Уплотнение насыпных грунтов для жилищного, промышленного, дорожного и других видов строительства;
Цементирование карстовых полостей и трещин в основании жилых домов, промышленных сооружений и исторических памятников архитектуры;
Устройство шпунтового ограждения строительных ограждения строительных котлованов и временных строительных выемок мелкого заложения;
Анкерное крепление при укреплении шпунтовых ограждений строительных котлованов и подпорных стенок;
Укрепление грунтов основания для повышения их суффозионной устойчивости;
Защита зданий и сооружений при опасности образования или проявления крена;

Метод "Геокомпозит" в Ростове и Ростовской области

Компания «ПроектДон» имеет большой опыт работы в сложных инженерно-геологических условиях. Квалифицированные специалисты готовы в сжатые сроки решить проблемы, связанные с деформациями зданий.

Грунтовые условия
Метод «Геокомпозит» можно использовать для любых сжимаемых дисперсных грунтов, как естественного, так и геотехногенного (насыпные грунты, строительный мусор и культурные отложения) происхождения, а также в заторфованных грунтах и илах.

Типы фундаментов
Использование метода «Геокомпозит» возможно для любых типов фундаментов: плитных, ленточных, столбчатых, свайных (при необходимости повышения несущей способности сваи).

Грунтовые воды
Наличие грунтовых вод не является противопоказанием к применению метода.

Создание «Геокомпозита» в основании зданий и сооружений осуществляется путём формирования «элементарной ячейки», являющейся основой объёмно-планировочной схемы усиления грунтового массива.

Технология создания «элементарной ячейки» защищена патентами Российской Федерации.

Объемно-планировочная схема разрабатывается специализированной проектной организацией и определяется как видом сооружения, так и инженерно-геологическими условиями площадки строительства.

Поинтервальное инъектирование уплотняющего раствора выполняется на заданную проектом глубину укрепляемой зоны. Инъекторы не извлекаются, выполняя роль микросвай с дополнительной несущей способностью.

Уплотняющий раствор при нагнетании под давлением обладает высокой избирательной способностью, что приводит к усилению наиболее слабых зон грунтового массива и повышению несущей способности жесткости массива при минимальных затратах.
Низкая себестоимость проведения технологических работ при высокой мобильности и эффективности.
Использование инертных материалов, обеспечивающих экологическую чистоту метода.
Отсутствие необходимости использовать тяжелое ударное оборудование, вызывающее динамические нагрузки.
Возможность использования внутри помещений аварийных и реконструируемых зданий и сооружений легкого современного оборудования, которое позволяет проводить укрепление оснований практически в любых помещениях без нарушения состояния и целостности помещения.

Разработку проектов усиления грунтов оснований методом «Геокомпозит» осуществляет институт проектирования объектов градостроительства ООО ПИ «ГОРПРОЕКТ-1».

По объемно-планировочной схеме проекта устанавливаются параметры усиления грунтов массива: количество точек, расстояние между ними, глубина инъектирования и объемы нагнетания в зависимости от цели работ и физико-механических свойств массива грунта.

Основания зданий и сооружений, усиливаемые методом «Геокомпозит» рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений", пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) и других нормативных документов. В расчетах учитываются фактические изменения физико-механических свойств грунтов основания, усиленных методом «Геокомпозит».

Читайте также: