Проектирование зданий, расчет конструкций, авторский надзор

Виброинъекционные сваи

Дефицит комфортных участков под застройку в больших городах и пригородах привёл к освоению труднодоступных строительных площадок, таких как берега озёр, рек, склоны холмов и болотистая местность. Работая на таких участках, мы постоянно сталкивались с одними и теми же проблемами: высокий уровень грунтовых вод, невозможность подачи тяжёлой строительной техники без устройства дополнительных подъездных путей, возможность «сползания» зданий по склону, уплотнение больших массивов заменяемого грунта, паводки, дополнительные земляные работы по стоимости превышающие строительные.
Анализируя опыт и перспективы дальнейшего развития строительства: нами разработаны и успешно внедряются новые технологии, которые позволяют эффективно и надёжно с минимальными затратами производить строительно-монтажные работы на труднодоступных строительных площадках. А именно:
а) Виброинъекционные сваи;
б) Антипаводковые дренажные системы активной нормализации уровня грунтовых вод.

Краткая информация о технологиях, а так же истории их создания и применения:
А
Сфера применения виброинъекционных свай:
1) Устройство причалов, пирсов и других конструкций на воде;
2) Устройство берегоукреплений;
3) Устройство склоноукрепительных стен;
4) Устройство свайных фундаментов в болотистой местности;
5) Устройство свайных фундаментов на склонах;
6) Анкеровка фундаментных плит от сползания.

Виброинъекционные сваи:
1) Виброинъекционная свая в металлическом чехле: Изначально данный тип свай разрабатывался исключительно для устройства причалов, пирсов и т.д. По этому в основу технологии закладывалась схема их устройства плавучими или автокранами. Также принципиально была важна большая рабочая поверхность сваи (площадь обхвата грунтом), сохранение её вертикальной и конструктивной целостности в воде и на выходе до уровня поперечных конструкций. Ни инвентарная, ни буроинекционная свая данным требованиям не соответствовали. Требовались совмещённые параметры буроинекционной и инвентарной свай. Опытным путём была разработана, одобрена конструкторами и принята в проектирование и производство виброинъекционная свая в металлическом чехле. Параметры новой сваи превзошли предшественников не только по надёжности и прочности, но и в троице (цена, полезная нагрузка, качество)- свая оказалась дешевле на треть.
В своё время наши инженеры стали свидетелями разрушения «так званого схлопывания» линии берегоукрепления на соседнем строительном участке. Данное берегоукрепление состояло из замытых инвентарных свай 350*350мм. высотой над грунтом 1500мм и установленных за ними дорожных плит. Этот вид берегоукрепления самый распространенный в нашей стране и на замечания конструкторов, о том, что инвентарные сваи не предназначены к работе на излом, никто не прислушивается. Это и понятно, потому что дешевизна по сравнению с более надёжными конструкциями в имеющихся случаях, является решающим фактором. В свете вышеуказанного инцидента конструкторам была поставлена задача разработать более прочные конструкции берегоукрепления без их удорожания. В схему берегоукрепления вместо инвентарной сваи конструкторы ввели доработанную виброинъекционную с несеметричным армированием. Вследствие чего прочность берегоукрепления возросла в три раза без изменения ценовой политики.
В следующем случае нам было предложено участие в тендере, по анкеровке от сползания фундаментной плиты здания возводящегося на крутом склоне. В данном случае принято использовать: а) инвентарные сваи в несколько рядов
с разносом работы на вытягивание и вдавливание;
б) наклонные буроинъекционные, армированные предварительно натянутыми тросами;
в) вертикальные виброинъекционные в металлическом чехле.
Для устройства инвентарных свай оказалось недостаточно свободного места на площадке. А по сравнению с наклонными буроинъекционными, для устройства которых используется высокотехнологическое оборудование и дорогостоящее импортное армирование, виброинъекционные в металлическом чехле при той же прочности стоят в четыре раза дешевле.
2) Виброинъекционная свая: При устройстве свай в болотистой местности самыми эффективными по несущей способности считаются-буроинъекционные сваи. При работе по удешевлению виброинъекционной сваи в металлическом чехле принято решение удалять чехол вибратором и использовать его повторно. После этого цена виброинъекционной сваи сравнялась с буроинъекционной. Но параметры улучшились: при вибрации уплотнился не только бетон, но и грунты вокруг сваи, а так же её рабочая поверхность приобрела волнистость, что увеличило сцепление с грунтом. В итоге увеличилась несущая способность виброинъекционной сваи по сравнению с буроинъекционной от 10% до 35%.

Преимущества виброинъекционных свай:
1) Высокая прочность на излом;
2) Повышенная несущая способность;
3) Зона монтажа увеличивается — подъездной путь + вылет стрелы крана;
4) Стоимость сравнима с классическими сваями, а во многих случаях дешевле;
5) Возможность монтажа с плавающих кранов.

Недостатки виброинъекционных свай:
1) При устройстве на болотистой местности требуется открытый водоём;
2) При устройстве на склонах не рекомендуется использование рядом со зданиями и сооружениями, основанием которых является ленточный фундамент или плита.

Б
Антипаводковые дренажные системы активной нормализации уровня грунтовых вод:
Сфера применения технологии временного понижения уровня грунтовых вод:
1)для работы с подтапливаемыми котлованами;
2) для защиты фундаментов зданий и сооружений от паводков.
При изучении, упомянутого в предыдущем тексте, случая разрушения берегоукрепления, по просьбе владельца была проведена экспертиза. Которая показала, что причиной происшествия оказался сезонный подъём воды в реке. После этого по просьбе владельца усадьбы был проведен анализ возможных последствий подъёма уровня зеркала воды на 1,5 м (то есть в случае паводка). Изучив исполнительную и проектную документацию по фундаментам и проверив плотность верхних грунтов — эксперты пришли к выводу: свайные фундаменты заложены с запасом 200,% поэтому просадка грунта на них не повлияет. Что нельзя сказать о внутриучастковых дорогах и инженерных сетях. Хотя хозяина положение дел и удовлетворило, но для нас тема угрозы паводков снята не была.
Для начала были подняты вопросы, – какие именно угрозы для целостности зданий и сооружений несут паводки:
1) Подъём уровня грунтовых вод понижает плотность грунта. За счёт этого фактора понижается несущая способность грунтов, а соответственно и фундаментов;
2) При отходе грунтовых вод, грунт уплотняется (даёт просадку), что влечёт за собой:
а) Меняется работа фундамента по приёму веса конструкций и распределению нагрузок на грунты;
б) При просадке оснований инженерных сетей и коммуникаций нарушается их работоспособность;
в) Так же просадке подвержены все конструкции на мелких фундаментах, в том числе и подъездные дороги;
3) Грунты, насыщенные водой, изменяют угол природного склона в сторону более пологого. За счёт чего меняется вектор и сила действия на берегоукрепительные системы. Что в свой черёд может привести к их разрушению.
Классические схемы защиты ни их комбинации нужных результатов не предоставляли. Помог, как часто бывает, случай. На одном из объектов при выполненном свайном поле и ростверках запоздало запланировали большой и достаточно глубокий бассейн. Уровень грунтовых вод в тех местах очень высокий. Для строительства, гидроизолированого подвального помещения по обслуживания бассейна, требовалось понизить уровень грунтовых вод в котловане бассейна на 1,5м. и поддерживать его до окончания работ. Еще одна сложность заключалась в том, что на расстоянии двадцати метров находилось два естественных озера с зеркалом в 800м.кв. каждое. Для этого на свайном поле было предложено разместить три дренажных колодца глубиной 6м. и с них откачивать воду. Но конструктор и архитектор проекта предложенную технологию отвергли. Еще несколько предложений было отвергнуто в связи с дороговизной или несостоятельностью. Но в итоге была предложена технология, которая заключалась в следующем: по периметру будущего котлована вибрировались остроконечные стальные трубы длиной 6м. перфорированные в нижней части. В них монтировались погружные центробежные насосы, с фильтрами грубой очистки, которые имели независимый отвод из скважины. Сама же скважина закрывалась с верху герметичной крышкой. Седьмая скважина была не герметичной и имела лишь датчик с фиксированными верхним и нижним рабочими уровнями грунтовых вод. В таком виде технология была принята и эффективно использовалась на протяжении двух месяцев до окончания вышеуказанных работ. После чего скважины легко удалились краном.
Просмотрев и проработав новую технологию временного понижения уровня грунтовых вод сделаны выводы:
1) она эффективнее классической;
2) дешевле;
3) более быстрый монтаж и демонтаж;
4) способна работать при большом притоке грунтовых вод;
5) обслуживание во время эксплуатации не приводит к подтоплению котлована;
6) Создаёт зону пониженного давления грунтовых вод, тем самым, снимая нагрузку с берегоукреплений.
На основании вышеизложенного, разработана схема защиты фундаментов от паводков, главным требованием которой является уплотнение грунта с применением уже завибрированых рабочих скважин методом насыщения грунта водой с последующей её рециркуляцией в рабочем направлении.
Эта технология максимально удовлетворяет требования конструкторов в данных вопросах.

Related Images:

Tags: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

Leave a Reply

Name and Email Address are required fields. Your email will not be published or shared with third parties.