WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ПЕТУХОВ Аркадий Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА УСТРОЙСТВА
ИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ В СЛАБЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ ДЛЯ УСЛОВИЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ

05.23.02 – Основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск – 2006

Работа выполнена в Томском государственном
архитектурно-строительном университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Полищук Анатолий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пономарев Андрей Будимирович

кандидат технических наук, доцент

Нуждин Леонид Викторович

Ведущая организация: ГУП институт «БашНИИстрой»

(г. Уфа)

Защита состоится 7 июня 2006 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.265.02 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003 г. Томск, пл. Соляная, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 5 мая 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета: Недавний О.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время постоянно увеличиваются объемы реконструкции и восстановления зданий, уплотняется существующая застройка городских территорий. При решении этих вопросов часто возникает необходимость упрочнения грунтов оснований и усиления фундаментов зданий. Однако в условиях слабых глинистых грунтов1 большинство из разработанных способов упрочнения грунтов оснований и усиления фундаментов зданий имеют ограниченную область применения.

Одним из наиболее распространенных способов усиления фундаментов реконструируемых и восстанавливаемых зданий является способ, который базируется на использовании инъекционных свай.

2 Их устройство в слабых глинистых грунтах сопряжено с применением специальных мероприятий по креплению стенок скважин. Эти мероприятия значительно усложняют технологический процесс изготовления свай и повышают стоимость реконструкции зданий. Кроме того, процесс формирования ствола инъекционных свай в слабых глинистых грунтах трудно прогнозировать, что ограничивает возможность их устройства с требуемыми геометрическими размерами. Совершенствование способов устройства инъекционных свай в слабых глинистых грунтах позволит повысить эффективность их использования для условий реконструкции и восстановления зданий.

Актуальность диссертационной работы подтверждается выполнением ее разделов по госбюджетной теме: «Разработка новых и совершенствование существующих методов проектирования, устройства оснований и фундаментов реконструируемых зданий» (№ гос. регистрации НИР 01.2.003 04335) 2002 – 2004 гг.

Объект исследования – инъекционные сваи в слабых глинистых грунтах для условий реконструкции зданий.

Предмет исследования – влияние конструктивного решения инъекторов, режимов нагнетания бетонной смеси на формирование ствола и несущую способность инъекционных свай в слабых глинистых грунтах.

Метод исследования – экспериментальный, с использованием инъекционных свай длиной 1,5 – 3,5 – 5,0 м в слабых глинистых грунтах.

Цель работы – разработка способа устройства инъекционных свай для условий реконструкции зданий, обеспечивающего эффективность его применения в слабых глинистых грунтах.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследований:

  1. Разработать способ устройства инъекционных свай в слабых глинистых грунтах для условий реконструкции зданий и выполнить его экспериментальное обоснование.
  2. Установить влияние конструктивного решения инъекторов, давления нагнетания бетонной смеси, опрессовки грунта на формирование ствола и несущую способность инъекционных свай в слабых глинистых грунтах.
  3. Разработать рекомендации по расчету инъекционных свай в слабых глинистых грунтах для условий реконструкции зданий.
  4. Выполнить опытно-промышленную апробацию результатов исследований при усилении фундаментов реконструируемого здания.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Установлен характер распространения бетонной смеси в околосвайном пространстве и определены условия для повышения несущей способности инъекционных свай в слабых глинистых грунтах.
  2. Установлено, что использование уширений в виде дисков на нижнем конце инъекторов при устройстве инъекционных свай обеспечивает формирование сплошного сечения их ствола. При этом удельная несущая способность инъекционных свай в слабых глинистых грунтах увеличивается до 15 – 25 % по сравнению с несущей способностью свай, устраиваемых без уширений инъекторов.
  3. Установлено, что при устройстве инъекционных свай со ступенчатой опрессовкой давлением обеспечивается уплотнение слабых глинистых грунтов в радиусе до 2 – 2,5 диаметров сваи. При этом диапазон давления нагнетания бетонной смеси и опрессовки в слабых глинистых грунтах зависит от их состояния и при показателе текучести JL = 0,7 – 1,5 составляет 0,35 –
    1,0 МПа.

Достоверность сформулированных в работе научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена корректным использованием теоретических положений в области фундаментостроения, применением современного оборудования, достаточным объемом исследований. Необходимая для практического использования точность усовершенствованного метода расчета подтверждена согласованностью теоретических и экспериментальных данных.

Практическая значимость и реализация работы:

  1. Практическая значимость состоит:
  • в установлении влияния конструктивного решения инъекторов на формирование ствола и несущую способность инъекционных свай в слабых глинистых грунтах;
  • в разработке двух новых, защищенных патентами РФ на изобретения способов устройства инъекционных свай и двух конструктивных решений напорнонабивных (инъекционных) свай, защищенных патентами РФ на полезные модели;
  • в усовершенствовании метода расчета геометрических размеров поперечного сечения инъекционных свай и их несущей способности в слабых глинистых грунтах.
  1. Результаты исследований внедрены:
  • при производстве работ по усилению фундаментов реконструируемого административного здания в г. Томске (проектная организация – ФГНУ НИИ строительных материалов, подрядная организация – ООО «ГеоТом», г. Томск) в 2004 – 2005 г.г.;
  • в Томском государственном архитектурно-строительном университете при чтении лекций для студентов, магистров, аспирантов строительного факультета и слушателей института повышения квалификации ТГАСУ в 2004 – 2005 г.г. по дисциплинам: «Спецкурс по геотехническому строительству»; «Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов, мостов и автомобильных дорог. Механизация строительства. Охрана окружающей среды» (Россия, г. Пермь, 2004), на 62-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников и аспирантов СПбГАСУ «Теоретические и практические проблемы геотехники» (Россия, г. Санкт-Петербург, 2005), на 62-й и 63-й научно-технических конференциях НГАСУ (Россия, г. Новосибирск, 2005 – 2006), на III Межрегиональной научно-технической конференции «Строительство: материалы, конструкции, технологии» (Россия, г. Братск, 2005), на международном научно практическом семинаре «Актуальные проблемы проектирования и строительства в условиях городской застройки» (Россия, г. Пермь, 2005), на III-м Центрально-Азиатском геотехническом симпозиуме «Геотехнические проблемы строительства на просадочных грунтах в сейсмических районах» (Таджикистан, г. Душанбе, 2005), на научных межкафедральных семинарах Томского государственного архитектурно-строительного университета (Россия, г. Томск, 2002-2005).

Личный вклад автора состоит:

  • в получении результатов натурных экспериментальных исследований взаимодействия инъекционных свай с грунтовым основанием, их анализе и обобщении;
  • в установлении влияния конструктивного решения инъекторов на формирование ствола инъекционных свай и их несущую способность в слабых глинистых грунтах;
  • в установлении зависимостей изменения физико-механических характеристик грунтов околосвайного пространства после устройства инъекционных свай в слабых глинистых грунтах;
  • в разработке рекомендаций по расчету инъекционных свай, позволяющих определять геометрию ствола свай и их несущую способность в слабых глинистых грунтах;
  • в разработке способов устройства инъекционных свай, защищенных четырьмя патентами РФ на изобретения и полезные модели в соавторстве с научным руководителем д.т.н., профессором Полищуком А.И. и соавторами, внесшими свой вклад в инженерную часть этих разработок (Герасимов О.В., Андриенко Ю.Б., Нуйкин С.С., Шалгинов Р.В.).

На защиту выносятся:

  1. Способ устройства инъекционных свай в слабых глинистых грунтах для условий реконструкции зданий.
  2. Методика и результаты экспериментальных исследований взаимодействия инъекционных свай с грунтом основания.
  3. Рекомендации по расчету инъекционных свай в слабых глинистых грунтах для условий реконструкции зданий.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в двенадцати печатных работах, включая два патента РФ на изобретения и два патента РФ на полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и шести приложений. Общий объем работы составляет 192 страницы, включая 127 страниц текста, 53 рисунка и 8 таблиц. Список литературы содержит 164 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и приведена общая характеристика работы.

В первой главе дано обобщение причин, вызывающих необходимость упрочнения грунтов оснований и усиления фундаментов зданий.

Вопросам усиления фундаментов зданий и упрочнения грунтов оснований посвящены работы Аббасова П.А., Абелева М.Ю., Ахмедова Д.Д., Баранова Н.Н., Бартоломея А.А., Бартоломея Л.А., Бахолдина Б.В., Бройда И.И., Бронина В.Н., Бугрова А.К., Винникова Ю.Л., Волкова Ф.Е., Готмана А.Л., Готман Н.З, Далматова Б.И., Джантимирова Х.А., Дзагова А.М., Дубины М.М., Егорова А.И., Зехниева Ф.Ф., Зурнаджи В.А., Иконина С.В., Коновалова П.А., Кушнира С.Я., Литвинова П.М., Лушникова В.В., Мангушева Р.А., Мулюкова Э.И., Мурзенко Ю.Н., Никифоровой Н.С., Нуждина Л.В., Перлея Е.М., Полищука А.И., Пономарева А.Б., Ржаницина Б.А., Савинова А.В., Соколовича В.Е., Сорочана Е.А., Сотникова С.Н., Улицкого В.М., Ухова С.Б., Швеца В.Б., Швецова Г.И., Юшкова Б.С., Ющубе С.В., Cambefort H., Jhde H., Marinos P., Wittke W. и многих других специалистов.

В главе дан краткий анализ наиболее распространенных способов упрочнения грунтов оснований и усиления фундаментов зданий. Из научно-технической литературы установлено, что под упрочнением грунтов оснований понимаются способы «технической мелиорации» (химическое закрепление, уплотнение, обжиг и др.), направленные на преобразование их свойств. Основное внимание в обзоре уделено применению инъекционных технологий для упрочнения грунтов и устройства свай в условиях реконструкции, восстановления зданий.

В последние 10 – 15 лет получило широкое развитие инъекционное упрочнение глинистых грунтов в режиме гидроразрыва. Это направление в научных работах называют высоконапорной инъекцией. Отличительной особенностью направления является создание условий нагнетания растворов, при которых возникает гидроразрыв в массиве глинистого грунта. Эффект упрочнения глинистых грунтов заключается в их армировании жесткими элементами из затвердевшего раствора и уплотнении основания. Направлению исследований по высоконапорной инъекции посвящены работы Аббуда М., Богова С.Г., Богомолова В.А., Герасимова О.В., Ермолаева В.А., Крицкого М.Я., Ланиса А.Л., Лубягина А.В., Лушникова В.В., Мацегоры А.Г., Нуждина Л.В., Нуждина М.Л., Осипова С.Д., Писаненко В.П., Сахарова И.И., Шадунца К.Ш., Cambefort H. и других специалистов.

В институте «УралНИИАС» (В.В. Лушников, В.А. Богомолов,
г. Екатеринбург) разработан ряд технологических приемов, позволяющих производить инъекцию цементных растворов в глинистых грунтах под давлением до 1 – 2 МПа без образования трещин гидроразрывов. Нагнетаемые растворы при этом не растекаются в образуемые трещины гидроразрывов, а локализуются в области инъекции. Если инъекцию растворов осуществлять через предварительно устроенные скважины (например, образованные вдавливанием инъекторов с уширением), то после их нагнетания образуются инъекционные сваи. В настоящее время практически отсутствуют достоверные методы расчета инъекционных свай, а также надежные способы их устройства в условиях реконструкции и восстановления зданий на слабых глинистых грунтах.

На основании проведенного литературного обзора были сформулированы цель и задачи исследований

Во второй главе излагается методика проведения экспериментальных исследований по устройству инъекционных свай. Для проведения экспериментов были выбраны опытные площадки в городах Кемерово и Томске, сложенные слабыми глинистыми грунтами. Экспериментальные исследования на опытной площадке в г. Кемерово проводились с использованием инъекционных свай длиной 5,0 м (серия 1) и 3,5 м (серия 2). В г. Томске – с использованием инъекционных свай длиной 1,5 м (серия 3).

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»