Методические рекомендации по применению буроинъекционных свай Аннотация «Методические рекомендации» (стр. 8 из 12)

- определение зон влияния нового строительства или реконструкции на усиливаемый объект при различных конструктивных решениях и технологиях устройства фундаментов;

- оценку необходимости усиления грунтов основания и фундаментов существующего здания и эффективности мероприятий усиления.

2.6.5. Совместный расчет системы "существующий фундамент-сваи усиления-основание" должен содержать:

- определение несущей способности сваи по грунту с учетом сохранения природного сложения грунта или его нарушения (в зависимости от применяемой технологии бурения скважин);

- определение несущей способности сваи по материалу ствола с построением эпюры моментов, нормальных и перерезывающих сил по длине сваи с учетом податливости грунта;

- определение доли нагрузки, передаваемой на сваи и на подошву существующего фундамента;

- оценку устойчивости стенок скважины при различных технологиях ее проходки и способах крепления;

- оценку осадок усиленного фундамента при возможных внешних воздействиях.

2.6.6. В связи со сложностью и многофакторностью задач геотехнического обоснования, их решение рекомендуется осуществлять с привлечением численных методов, реализующих физически и геометрически нелинейные модели работы слабого глинистого грунта (Приложение).

2.6.7. Для расчета несущей способности свай по грунту, при соблюдении щадящих режимов их устройства, обеспечивающих сохранение природной структуры грунта вокруг скважины, допускается принимать консистенцию слабого глинистого грунта с учетом сохранения структурных связей (по С).

2.6.8. Определение несущей способности сваи по материалу ствола и усилий по длине сваи с учетом ее совместной работы с массивом грунта, определение доли нагрузки, передаваемой на сваи и на подошву существующего фундамента, а также оценку возможных осадок усиленного фундамента рекомендуется выполнять с использованием упруго-пластической модели среды, построенной в мере малых деформаций (Приложение).

2.6.9. Оценку устойчивости стенок скважины при различных технологиях ее проходки и способах крепления рекомендуется выполнять с использованием упруго-пластической модели среды, построенной в мере больших деформаций и учитывающей зависимость деформационных и прочностных характеристик слабого глинистого грунта от степени нару3ения структурных связей (Приложение).

2.7. Особые требования к проектированию усиления на слабых глинистых грунтах

2.7.1. При проектировании усиления существующих фундаментов зданий (сооружений) на слабых глинистых грунтах буроинъекционными сваями особое внимание следует уделять обеспечению равных осадок здания во всех его частях. Усиление части фундаментов сваями, опирающимися нижними концами на плотные, малосжимаемые грунты при наличии под подошвой другой части фундаментов сильносжимаемого основания недопустимо.

2.7.2. При усилении фундаментов на слабых глинистых грунтах следует, как правило, применять сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающихся на плотные, малосжимаемые грунты. При наличии над кровлей слабых грунтов толщи отложений с лучшими строительными свойствами целесообразно рассмотреть вариант усиления основания буроинъекционными сваями, основанными в этих слоях.

ГЛАВА 3. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПО УСИЛЕНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

3.1. Материалы для изготовления буроинъекционных свай и составы растворов

3.1.1. Материалы, применяемые для изготовления буроинъекционных свай, должны удовлетворять требованиям действующих нормативных документов на бетонные и железобетонные конструкции, а также вяжущие материалы неорганические и добавки для бетонов и растворов.

3.1.2. Для приготовления растворов и мелкозернистых бетонов применяются:

- цемент, соответствующий заданной марке раствора (бетона), агрессивности среды, требуемому сроку схватывания (не менее 2 часов).

Применяемые цементы должны соответствовать ГОСТу;

- бентонитовый глинопорошок (ТУ 39-01-08-658-81) в качестве пластифицирующей добавки в растворы;

- песок, мелко- и среднезернистый крупностью не более 1.0 мм в качестве инертного заполнителя в растворах (мелкозернистых бетонах);

- пластификаторы (С-3, С-4 и т.п.).

3.1.3. Подбор состава растворов (мелкозернистых бетонов) при устройстве буроинъекционных свай выполняется лабораторией в соответствии с заданной маркой раствора и условиями строительства.

3.1.4. Для устройства буроинъекционных свай используются различные типы растворов (мелкозернистых бетонов), применяемые в зависимости от условий строительства и характера работы свай в конструкции. К ним относятся цементно-песчаные, цементно-бентонитовые и цементные растворы.

В необходимых случаях возможно также применение растворов других специальных составов.

3.1.5. При применении цементно-песчаных растворов рекомендуются, например, следующие соотношения компонентов по составу - цемент: песок: вода для раствора М200 по весу находятся в пределах 1.0:(1.0-1.5):(0.4-0.7). Так, расход материалов на 1м³ раствора составляет: цемента М400 - 705 кг, песка 830 кг, воды 460 л при соотношении компонентов 1.0:1.18:0.65.

3.1.6. Для цементно-бентонитовых растворов рекомендуемое соотношение компонентов по составу - цемент:бентонит:вода находится в пределах 1.0:(0.03-0.05):(0.4-0.7). При таких соотношениях расход материалов на 1 м³ раствора М200 составит: цемента М400 -1080 кг, бентонитового глинопорошка - 33 кг, воды 650 л, при соотношении компонентов 1.0:0.03:0.6.

3.1.7. Растворы, применяемые для изготовления буроинъекционных свай, должны иметь плотность по ареометру АГ-2 в пределах 1,95-2,07 кг (см3, подвижность по конусу АзНИИ 13-17см и водоотделение не более 2%.

3.1.8. Прочность растворов (мелкозернистых бетонов) по испытаниям стандартных кубиков размером 7×7×7 см при нормальных условиях вызревания должна быть не менее 15 МПа в 7-ми дневном возрасте и 30 МПа в 28-дневном.

3.1.9. Глинистый (бентонитовый) буровой раствор для заполнения скважин при бурении в несвязных и слабых грунтах должен иметь состав, удельный вес и другие показатели, обеспечивающие устойчивость стенок скважин от оплывания и обручения. Удельный вес глинистого раствора следует принимать равным 1,05-1,15 гс/см³.

3.2. Технология производства работ.

А. Укрепительная цементация.

3.2.1. Выполнение работ по укрепительной цементации кладки существующих фундаментов, прежде всего в случае использования их в дальнейшем в качестве ростверков буроинъекционных свай, обычно предшествует устройству свай. В этом случае цементационные скважины могут быть совмещены полностью или частично со скважинами для устройства буроинъекционных свай. В ряде случаев, однако, укрепительная цементация является самостоятельным конструктивным элементом усиления существующих фундаментов и может выполняться с как без армирования цементационных скважин, так и с армированием.

3.2.2. Технологический цикл цементационно-укрепительных работ обычно включает бурение в грунте или теле существующих фундаментов инъекционных скважин, цементацию кладки фундаментов и контакта "фундамент-грунт", опрессовку скважин (рис10).

Рис. 10

3.2.3. Бурение цементационных скважин выполняется пневмоударными буровыми станками или станками колонкового бурения с продувкой сжатым воздухом. Диаметр скважин назначается в зависимости от условий работы, состояния кладки усиляемого фундамента и его размеров и обычно находится в пределах 76-112 мм.

3.2.4. При усилении существующих фундаментов цементация выполняется, как правило, в два или три этапа.

На первом этапе бурится скважина в пределах усиляемого фундамента и в ней, устраивается или устанавливается кондуктор. Материал и конструкция кондуктора определяется проектом в зависимости от типа и состояния усиляемого фундамента, а также назначением самого реставрируемого или реконструируемого здания. Этот этап не является обязательным и может быть исключен из технологического цикла цементации, если позволяют условия усиления.

На втором этапе через кондуктор, при его устройстве, бурится скважина в пределах усиляемого фундамента, не доходя до его подошвы 0,5 м. Скважина заполняется цементационным раствором. После заполнения скважины, в ее устье устанавливается тампон (обтюратор) и производится цементация кладки фундамента под давлением 0,1-0,2 МПа. По окончании цементации скважина выдерживается в течение 1,5-2 суток.

На третьем этапе производится повторное разбуривание ствола скважины и тела фундамента до его подошвы и далее, на 0,4-0,5 м, в грунт, после чего цементируется контакт "фундамент-грунт". В этом случае тампон разжимается в кладке фундамента, на уровне 0,5 м выше подошвы. Давление нагнетания раствора при цементации контакта "фундамент-грунт" находится в пределах 0,2-0,4 МПа.

3.2.5. За отказ нагнетания принимается расход цементационного раствора 1л/мин в течение 10 мин при соответствующем давлении нагнетания. При поглощении скважиной объема раствора, превышающего 10-ти кратный объем цементационной скважины без давления цементация должна быть прекращена и скважина выдержана в течение 1,5-2 суток. Затем цементация может быть продолжена до отказа скважины.

3.2.6. Вид и состав цементационных растворов зависит от конструкции, материала, состояния усиляемых фундаментов, инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства и в каждом конкретном случае параметры растворов должны подбираться лабораторией.

Б. Устройство буроинъекционных свай.

3.2.7. Технологический цикл устройства буроинъекционных свай включает бурение кладки фундаментов и, в случае необходимости, стен и других конструктивных элементов усиляемых зданий и сооружений, установку кондукторов, бурение скважин в грунте до проектной отметки, заполнение скважин твердеющим раствором, установку в них арматурных каркасов и опрессовку скважин.