Универсальный справочник прораба. Современная стройка в России от А до Я Казаков Юрий
Сваи в вечномерзлых грунтах
Погружение висячих свай в вечномерзлые грунты, используемые по I принципу (в мерзлом состоянии), осуществляется буроопускным, опускным и бурозабивным способами.
Буроопускной способ погружения свай применяется при средней температуре вечномерзлого грунта по длине сваи -0,5 °C (и ниже). Сваи погружаются в предварительно пробуренные скважины, диаметр которых на 5 см и более превышает наибольший размер поперечного сечения сваи. Полость между стенками скважины и сваей заполняется грунтовым или специальным раствором.
Скважины перед погружением в них свай должны быть очищены от воды, шлама, льда или снега. Толщина слоя жидкого шлама или воды на дне скважины при погружении свай не должна превышать 15 см. Наличие на дне скважины замерзшего или сухого шлама, льда или вывалов грунта не допускается.
Сваи перед погружением в скважины следует очищать от льда, снега, комьев мерзлого грунта и жировых пятен.
Сваи должны быть погружены в сроки, исключающие оплывание стенок скважин. Как правило, это делается не позднее чем через 4 ч после их зачистки и приемки.
Заливают в скважину грунтовый или специальный раствор, как правило, непосредственно перед погружением сваи. После погружения сваи проверяется соответствие отметки нижнего концасваи проектной отметке, а также правильность расположения сваи в плане и по вертикали.
При буроопускном способе погружения висячих свай должны быть приняты меры, обеспечивающие полное заполнение грунтовым раствором пазух между стенками скважины и сваей (погружение свай методом вытеснения предварительно залитого грунтового раствора, дополнительное уплотнение раствора вибрацией и др.).
Опускной способ погружения свай применяется в твердомерзлых глинистых грунтах, мелких и пылевидных песках, содержащих не более 15 % крупнообломочных включений, со средней температурой вечномерзлых грунтов по длине сваи от -1,5 °C и ниже.
Сваи погружаются с оттаиванием грунта, причем диаметр зоны оттаивания должен быть не более удвоенного размера большей стороны поперечного сечения сваи. Для ускорения вмерзания свай допускается применять искусственное охлаждение грунтов.
Железобетонные сваи допускается погружать в оттаявшие грунты зимой не ранее чем через 20 ч после окончания оттаивания, летом – не ранее чем через 12 ч.
Бурозабивной способ погружения свай допускается применять в пластично-мерзлых грунтах без крупнообломочных включений. Сваи погружаются забивкой в предварительно пробуренные скважины диаметром на 1–2 см меньше минимального размера поперечного сечения сваи.
Возможность применения бурозабивного способа устанавливается по материалам инженерно-геокриологических изысканий, а также пробной забивки свай с измерением температуры грунтов на день забивки.
Контрольная добивка свай после их вмерзания не допускается.
Бурозабивным способом следует погружать только сваи со сплошным поперечным сечением. В отдельных случаях допускается погружение бурозабивным способом полых стальных свай при условии сохранения их целостности в процессе забивки, с обязательным извлечением и освидетельствованием контрольных свай.
В зимнее время не допускается, чтобы перед погружением бурозабивных свай грунт на стенках скважины перешел из пластично-мерзлого в твердомерзлое состояние.
Расчетная загрузка свайных фундаментов допускается только после достижения расчетного температурного режима грунтов оснований.
При погружении свай-стоек в вечномерзлые грунты, используемые по II принципу, буроопускным способом диаметр скважин должен превышать наибольший размер поперечного сечения сваи не менее чем на 15 см. При этом минимальное заглубление дна скважины под сваи-стойки в практически не сжимаемые при оттаивании грунты определяется проектом, но должно быть не менее 0,5 м. Зазор между стенкой скважины и боковой поверхностью сваи-стойки в пределах заглубления ее в практически не сжимаемые грунты должен заполняться цементным, цементно-песчаным или другими растворами согласно проекту.
При бурении скважин под сваи-стойки следует производить дополнительный контроль скважин, заключающийся в том, что с глубины, соответствующей проектной глубине залегания практически не сжимаемых при оттаивании грунтов, отбираются образцы грунта. Грунты маркируются и сохраняются до оформления акта приемки скважин. В случае несоответствия полученных результатов проектным данным следует изменить проектную глубину скважины или способы заделки нижнего конца сваи в практически не сжимаемый при оттаивании грунт (по согласованию с проектной организацией).
Ростверки и безростверковые свайные фундаменты
Работам по устройству ростверков должна предшествовать приемка заглубленных в грунт и срезанных на проектном уровне свай, свай-оболочек или буровых свай и возведенных ограждений котлованов (при их наличии).
Сваи с поперечными и наклонными трещинами шириной раскрытия более 0,3 мм должны быть усилены железобетонной обоймой с толщиной стенок не менее 100 мм или заменены.
В случае недобивки свай или повреждения голов при забивке головы свай должны срезаться. Для срезания используются методы, исключающие нарушение защитного слоя бетона сваи ниже ее среза.
При опирании ростверков на сваи через промежуточные элементы-оголовки стаканного типа следует выполнять сопряжения оголовков и свай посредством заделки их в оголовок на глубину по проекту, но не менее 100 мм.
Раствор маяков при монтаже сборных элементов ростверков и безростверковых фундаментов должен быть на один класс ниже предусмотренного проектом для устройства постели.
Не допускается не заполненный раствором промежуток между ростверком и оголовком (сваей).
Возможность нагружения выполненных сборных и монолитных конструкций свайных ростверков и безростверковых фундаментов должна решаться в соответствии со специальными требованиями.
При поломке свай и в случае вынужденного погружения ниже проектной отметки следует, согласовав с проектной организацией, нарастить их монолитным железобетоном.
Выполнение ограждаемых котлованов для устройства ростверков
При отсутствии возможности осушения котлована (для производства работ по устройству ростверков) разработку грунта до проектных отметок следует производить подводным способом (эрлифтами, гидроэлеваторами, грейферами). Для предотвращения поступления воды снизу на дно к отлована следует уложить способом вертикально перемещаемой трубы бетонный тампонажный слой. Толщина слоя бетона, определенная расчетом на давление воды снизу, должна быть не менее 1 м в случае, если предусмотрена укладка его на железобетонную плиту ограждения котлована, и не менее 1,5 м – при неровностях грунтового дна котлована до 0,5 м при подводной разработке.
Верх ограждений котлованов необходимо располагать не менее чем на 0,7 м над рабочим уровнем воды с учетом высоты волны и нагона или на 0,3 м над уровнем ледостава. За рабочий уровень воды (ледостава) в ППР следует принимать наивысший возможный в период выполнения данного вида работ сезонный уровень воды (ледостава), соответствующий расчетному с вероятностью превышения 10 %. При этом должны учитываться также возможные превышения уровня от воздействия нагонных ветров или заторов льда. На реках с регулируемым стоком рабочий уровень назначают на основе сведений от организаций, регулирующих сток.
Откачку воды из ограждения котлована и работы по возведению ростверка допускается производить после приобретения бетоном тампонажного слоя прочности, указанной в проекте, но не менее 2,5 МПа.
Анкеры
Перед установкой анкера скважина должна быть очищена от шлама в пределах длины анкера.
В анкерах с манжетной трубой для образования обоймы следует применять, как правило, глиноцементный раствор, прочность которого в возрасте 7 дней должна составлять 1–2 МПа.
Использование цементного раствора для образования обоймы допускается только по согласованию с проектной документацией.
Цементный раствор для образования заделки (как правило, водоцементное отношение В/Ц равно от 0,4 до 0,6) следует приготовлять на строительной площадке непосредственно перед нагнетанием в скважину. Во избежание расслаивания раствор в течение всего периода нагнетания нужно периодически перемешивать.
При закреплении арматуры анкера в скважине (при образовании заделки анкера) следует обеспечивать нагнетание проектного объема раствора с обязательной регистрацией расхода и давления. В случае резкого подъема давления инъекция должна быть прекращена. Допускается резкий подъем давления только в начале инъекции при прорыве обоймы в случае инъектирования раствора через манжетную трубу.
При устройстве анкеров, заделка которых образуется путем многократной инъекции через манжетную трубу при помощи инъектора с двойным тампоном при глиноцементной обойме, каждая последующая инъекция должна выполняться не ранее чем через 16 ч после окончания предыдущей.
При цементной обойме интервал между инъекциями следует определять проектом.
Несущая способность каждого анкера, как правило, должна быть проверена до включения его в работу совместно с закрепляемой конструкцией путем контрольных или приемочных испытаний на максимальную испытательную нагрузку.
Пользуясь табл. 2.34, контрольным испытаниям следует подвергать не менее одного из каждых десяти установленных анкеров, приемочным – все анкеры, кроме контрольных.
Таблица 2.34. Контроль технических требований к выполнению погружения свай
Обозначение, принятое в табл. 2.34: d – диаметр круглой сваи или меньшая сторона прямоугольной.
Примечание. Предельные отклонения и методы их контроля для свайных элементов гидротехнических морских и речных транспортных сооружений определяются согласно СНиП 3.07.02–87.
Опускные колодцы и кессоны
Способ закрепления основных осей опускных колодцев (кессонов) на местности должен обеспечивать возможность проверки их положения в плане в любой момент времени опускания.
Створные знаки и реперы для контроля закрепления основных осей и вертикальных отметок колодцев (кессонов) надлежит устанавливать за пределами участков с возможными деформациями грунта, вызванными опусканием сооружения, в местах, безопасных в отношении размыва и оползней.
Отметку спланированной площадки, искусственного островка или дна пионерного котлована следует принимать не менее чем на 0,5 м выше максимального уровня грунтовых вод или воды в водоеме (с учетом нагона и высоты наката волны), возможного в период времени от начала возведения и до окончания опускания сооружения. Бермы островка должны иметь ширину, достаточную для обеспечения безопасной работы техники, но не менее 2 м.
Размещение в пределах призмы обрушения временных сооружений и оборудования для строительства опускных колодцев и кессонов (бетонорастворный и глинорастворный узлы, компрессорная станция, краны и т. п.) допускается при условии обеспечения их нормальной работы в случае возможного перемещения грунта.
Для сооружения колодца (кессона) должно быть подготовлено временное основание в виде песчано-щебеночной призмы, деревянных подкладок, сборных или монолитных опорных бетонных плит и т. п.
Транспортирование на плаву колодцев (кессонов) следует производить при высоте надводного борта не менее 1 м после проверки их устойчивости (с учетом высоты волны и возможного крена).
Дно акватории в месте установки опускных колодцев (кессонов) должно быть предварительно спланировано.
Погружение всех видов опускных колодцев без осуществления специальных мероприятий по снижению процесса трения их стен о грунт (тиксотропная рубашка, антифрикционные обмазки и др.) не допускается.
Применение гидравлического и гидропневматического подмыва грунта разрешается, если в пределах призмы нет обрушения постоянных сооружений и инженерных коммуникаций.
Опускание колодцев и кессонов вблизи существующих сооружений должно сопровождаться инструментальным контролем возможных появлений деформаций этих сооружений. Допустимые величины осадок не должны превышать установленных проектом.
При наличии прослоек грунта, имеющих скальные и полускальные включения, их разработку следует предусматривать не только под банкеткой ножа, но и за пределами его наружной грани на величину не менее 10 см, безотлагательно заполняя образующиеся пазухи глинистым грунтом.
При опускании колодцев в водонасыщенных грунтах без водоотлива (водо-понижения) или на акватории во избежание наплыва грунта в полость колодца из-под ножа уровень воды в полости должен поддерживаться не ниже уровня воды с наружной стороны колодцев или превышать его.
Открытый водоотлив при опускании колодцев не допускается применять на участках с оплывающими грунтами, а также в случаях использования тиксотропной рубашки в песчаных водоносных грунтах.
Гидравлическая схема домкратной системы должна предусматривать включение и выключение каждого отдельного домкрата. Число гидравлических домкратов следует принимать по расчету, но не менее одного на каждые 6 м периметра колодца.
При погружении колодцев в зимнеевремя года надлежит применять растворы с пониженной температурой замерзания, не оказывающие вредного коррозионного воздействия на конструкции, а также принимать меры по предотвращению примерзания колодцев к грунту.
При опускании колодцев в тиксотропной рубашке необходимо контролировать и регулировать вертикальность опускания, не допуская навала колодца на грунтовую стенку. Запрещается также разработка грунта в непосредственной близости от банкетки ножа при прохождении водонасыщенных прослоек грунта.
В целях предотвращения всплытия колодцев, опущенных в водонасыщенные грунты, до устройства днища и отключения системы водопонижения необходимо выполнить предусмотренные проектом работы по закреплению колодцев на проектной отметке.
Подводное бетонирование колодцев, опущенных без водоотлива, следует выполнять одновременно по всей площади колодца, не допуская перерывов. При наличии внутренних перегородок разрешается производить бетонирование отдельными секциями.
Допускается устройство подушек способом укладки вспененного раствора с применением в качестве крупного заполнителя обломков старого, использованного бетона.
Откачка воды из колодцев, опущенных без водоотлива и имеющих в конструкции подушку, выполненную способом подводного бетонирования, допускается только после достижения бетоном подушки проектной прочности.
До начала работ по опусканию кессонов оборудование (шлюзовые аппараты, шахтные трубы, воздухосборники, воздухопроводы) должно быть освидетельствовано и испытано гидравлическим давлением, превышающим в 1,5 раза максимальное рабочее воздушное давление.
Компрессорная станция, обслуживающая кессонные работы, должна иметь резервные компрессоры суммарной производительностью не менее производительности самого мощного из числа основных компрессоров.
Способы и последовательность разработки грунта в кессоне должны обеспечивать равномерное опускание кессона и предотвращение прорывов воздуха из рабочей камеры.
Способы и последовательность удаления твердых включений из-под ножа кессонов должны исключать возможность прорыва воздуха из камеры кессонов.
При недостаточности сил бокового трения кессоны должны поддерживаться шпальными клетками, устанавливаемыми на песчаные подушки и упирающимися в потолок камеры кессона.
Необходимость установки клеток, их число, способы и последовательность их перестановок предусматриваются в ППР.
Отметка поверхности грунта в рабочей камере в процессе опускания не должна превышать отметку банкетки ножа более чем на 60 см.
Зависание кессонов разрешается устранять форсированной посадкой – временным резким понижением давления в камере кессона, но не более чем на 50 %.
Подборка грунта под банкеткой перед форсированной посадкой на глубину более чем 0,5 м и пребывание людей в кессонах при форсированных посадках запрещаются.
При проходке кессоном скальных или полускальных грунтов производство взрывных работ при рыхлении грунта под ножом должно обеспечивать опирание кессона на фиксированные зоны (целики), расположение и величина которых должны быть указаны в ППР.
Снижение давления воздуха в рабочей камере кессона перед взрывом не должно вызывать наплыва грунта из-под ножа, а временное повышение давления после взрыва не должно превышать 50 % рабочего давления.
Затопление камеры кессонов, что необходимо в случае вынужденного перерыва в производстве работ, следует производить путем постепенного понижения воздушного давления. Вытеснение воды из затопленной камеры надлежит производить под давлением, не превышающим проектное.
Заполнение рабочей камеры грунтом, бетоном или бутовой кладкой следует выполнять с обеспечением их плотной укладки по всей высоте рабочей камеры. Пустоты, оставшиеся между материалом заполнения и потолком рабочей камеры, нужно заполнять цементным раствором путем его нагнетания под давлением не менее 0,1 МПа.
Решения о пригодности опускных колодцев и кессонов, имеющих смещения, перекосы и другие отклонения от проекта, превышающие установленные допуски, принимаются по согласованию с проектной организацией и заказчиком.
При производстве работ по устройству опускных колодцев и кессонов состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля должны соответствовать приведенным в табл. 2.35.
Таблица 2.35. Состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля при устройстве опускных колодцев и кессонов
Сооружения, возводимые способом «стена в грунте»
Для приготовления глинистых растворов следует применять бентонитовые глины, а при их отсутствии – местные глины, имеющие физико-механические характеристики, указанные в табл. 2.36.
Окончательная пригодность местных глин определяется по результатам лабораторных испытаний глинистых растворов, получаемых на основе этих глин.
Качество глинистых растворов должно обеспечивать устойчивость стен грунтовых выработок (траншей, скважин) в период их устройства и заполнения.
Таблица 2.36. Физико-механические характеристики глин, используемых для приготовления растворов
При разработке неустойчивых грунтов с напорными водами для повышения плотности глинистого раствора допускается применять барит, магнетит и другие утяжелители раствора. Их количество определяется в зависимости от требуемой плотности раствора, но не более 7 % массы глины. При разработке крупнопористых грунтов в целях снижения водоотдачи и потерь глинистого раствора в него можно добавлять жидкое стекло (силикат натрия или силикат калия) в пределах от 2 до 6 % массы глины.
Качество глинистых растворов для повторного их использования следует восстанавливать очисткой или добавкой глин.
При устройстве стен из сборного железобетона по одноэтапной технологии (без замены глинистого раствора тампонажным) нужно применять твердеющий раствор плотностью до 1,2 г/см3, одновременно обладающий свойствами обычного глинистого и тампонажного растворов и имеющий после твердения прочность не менее 0,6–0,8 МПа.
До начала работ по заполнению траншеи бетоном, железобетонными конструкциями или противофильтрационным материалом надлежит очистить ее дно от осадка.
Бетонирование стен под защитой глинистого раствора следует производить не позднее чем через 8 ч после образования траншеи на захватке.
Конструкция ограничителей должна воспринимать давление бетона, исключать попадание бетона из одной захватки в другую и обеспечивать заданную водонепроницаемость стыков.
В процессе укладки бетона в траншею необходимо периодически отбирать вытесняемый излишек глинистого раствора, не допуская снижения его уровня в траншее.
Подачу глиноцементного раствора или бетона при устройстве противо-фильтрационных завес следует осуществлять непрерывно, причем низ подающих растворы труб в начале работ должен находиться на уровне дна траншеи, а затем – ниже уровня глиноцементного раствора или бетона не менее чем на 1 м.
Подачу в траншею глинистого противофильтрационного материала надлежит осуществлять способами, исключающими образование в траншее пустот и сводов из материала заполнителя.
При производстве работ по возведению сооружений способом «стена в грунте» состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля должны соответствовать указанным в табл. 2.36.
Закрепление грунтов
Закрепление грунтов всеми способами, кроме термического, следует выполнять при положительной температуре закрепляемых грунтов. Термическое закрепление грунтов, кроме вечномерзлых, можно производить и при отрицательных температурах.
Для уточнения при необходимости грунтовых условий при производстве работ следует предусматривать возможность выполнения на стройплощадке дополнительного разведочного бурения с определением характеристик грунтов. Объем и номенклатура дополнительных изысканий устанавливаются проектом.
При закреплении грунтов инъекционными способами в условиях существующей застройки нельзя допускать засорения отвердевшими реагентами и повреждения близко расположенных подземных инженерных коммуникаций (коллекторов, кабельных и телефонных каналов, дренажей и др.).
Выполнение работ по закреплению грунтов допускается только по специально разработанным и утвержденным проектам, увязанным с проектом сооружения. Как правило, проекты по закреплению грунтов разрабатываются специализированными проектными организациями.
В случаях, если при инъекционном закреплении грунтов под существующими сооружениями возникли разрывы в грунтах с выходом реагентов на поверхность или в подвалы и коммуникации, необходимо прекратить нагнетание реагентов и выполнить назначенные авторским надзором мероприятия по ликвидации прорывов.
Проверка правильности проектных параметров и технических условий на производство работ по закреплению грунтов осуществляется контрольным закреплением грунтов непосредственно при производстве работ на их начальной стадии.
При контрольном закреплении буросмесительным способом проверяются прочностные свойства материала сваи с выбуриванием кернов или неразрушающими способами, а при наличии указаний в проекте – также несущая способность сваи.
Все скважины в закрепляемом или закрепленном массиве (разведочные, инъекционные, контрольные) после их использования по назначению обязательно подлежат ликвидации путем заполнения стабильным цементационным раствором. Контрольные шурфы должны быть ликвидированы обратной засыпкой и закреплены тем же способом, что и при производстве основных работ.
При приемке законченных работ по закреплению грунтов должно быть установлено соответствие фактически полученных результатов закрепления требованиям проекта. С учетом скрытого характера работ указанное соответствие устанавливается сопоставлением проектно-сметной, исполнительной и контрольной документаций.
Силикатизация и смолизация
Порядок инъекционных работ назначается проектом в зависимости от конкретных грунтовых условий и конструкции закрепляемого массива с соблюдением определенных правил.
До начала основных работ при закреплении грунтов под существующими сооружениями следует производить вспомогательную цементацию зоны на контакте фундаментов и основания.
В неоднородных по проницаемости грунтах слой с большей проницаемостью следует закреплять в первую очередь.
Последовательный порядок инъекционных работ по точкам инъекции в плане и по заходкам в глубину не должен допускать, чтобы ранее закрепленные заходки затрудняли погружение инъекторов для более поздних инъекций.
При закреплении водоносных песчаных грунтов необходимо, чтобы последовательность инъекционных работ обеспечивала надежное отжатие подземной воды нагнетаемыми реагентами. Защемление подземной воды в закрепляемом массиве не допускается.
Для предотвращения выбивания реагентов при сплошном закреплении грунтов через соседние инъекторы (скважины) одновременное погружение инъекторов, бурение инъекционных скважин в плане и нагнетание через них реагентов следует производить не менее чем на удвоенном расстоянии с последующим нагнетанием через пропущенные.
При силикатизации и смолизации грунтов, а также при цементации крупнообломочных грунтов и гравелистых песков допускается оставлять в закрепленном массиве забивные инъекторы или трубы манжетно-тампонных инъекторов в качестве арматуры.
Непосредственно нагнетаемые в грунты рабочие растворы и смеси не должны содержать взвешенных механических примесей, затрудняющих инъекцию и закрепление грунтов в целом. Для удаления взвесей растворы до их нагнетания в грунты следует заблаговременно отстаивать, не допуская в дальнейшем перемешивания, или применять соответствующие фильтры, а нагнетание гелеобразующих смесей производить только с применением фильтров.
Нагнетание реагентов в грунты во всех случаях силикатизации и смолизации, а также при цементации крупнообломочных грунтов и гравелистых песков производится под пригрузкой. В качестве пригрузки используются залегающие над областью инъекции грунты, само сооружение или специально уложенные бетонные плиты, которые по весу и прочностным свойствам не должны в процессе нагнетания в грунты реагентов подвергаться разрушению с выходами реагентов на поверхность или в сооружение.
Величины предельно допустимых давлений и расходов при нагнетании реагентов во всех случаях силикатизации и смолизации, а также при цементации крупнообломочных грунтов и гравелистых песков устанавливаются проектом. Давление нагнетания не должно превышать величины давления на грунты в области инъекции от действующих нагрузок.
Давление нагнетания жидких реагентов следует контролировать измерением их на глубинах нагнетания, то есть с учетом веса столба жидкости.
Цементация
Для качественного закрепления трещиноватых скальных, в том числе закарстованных, грунтов должны быть обеспечены локализация нагнетаемых через скважины растворов в пределах закрепляемого массива и заполнение, наряду с крупными, всех мелких трещин (каналов, полостей). Для этого необходимо соблюдать определенную последовательность работ. Сначала создается защитный барьер против выхода растворов за контур закрепляемого массива путем предварительной цементации через барьерные скважины, расположенные по контуру массива. После этого выполняется инъекция растворов внутри контура через систему равномерно распределенных и достаточно часто расположенных по проекту скважин.
Нагнетание растворов через каждую скважину надлежит производить до отказа. За отказ при цементации скальных грунтов следует принимать:
поглощение скважиной (зоной) расчетного количества раствора при давлении нагнетания, не превышающем проектное;
снижение расхода раствора до 5-10 л/мин на скважину (зону) с одновременным повышением давления нагнетания выше проектного, если велчина расхода при отказе особо не оговорена в проекте.
Виды, марки и качество цементов, виды других применяемых для приготовления инъекционных растворов материалов и химических добавок, а также составы инъекционных растворов устанавливаются проектом в зависимости от грунтовых условий и особенностей возводимого сооружения.
ППР по цементации грунтов, кроме общестроительных требований, должен содержать данные о длине одновременно инъецируемых зон в скважинах и конструкции их верхней части, о последовательности обработки скважин, о номенклатуре и характеристиках применяемых материалов, а также сведения о потребностях в них.
Цементационные работы надлежит производить способом последовательного сближения скважин, начиная с максимальных расстояний, при которых гидравлическая связь между ними при нагнетании практически отсутствует.
Последовательный порядок буровых и инъекционных работ при цементации крупнообломочных грунтов и гравелистых песков регламентируется требованиями, установленными для других инъекционных способов.
Бурение и нагнетание растворов в трещиноватых скальных и закарстованных грунтах, как правило, производятся в одну зону сразу на всю глубину цементации. Величина зоны устанавливается проектом.
Разделение скважины на зоны и поочередное нагнетание раствора в каждую из них следует производить при наличии разного вида и разных размеров заполняемых растворами полостей (трещин, карстовых пустот и каналов) и применении различных заполнителей на разных глубинах цементируемой толщи грунтов. Также разделяют скважину на зоны при наличии в скальных грунтах нескольких прослоев с трещинами или карстовыми пустотами и при больших мощностях (более 10 м) цементируемого массива.
Бурение в очередных зонах по глубине скважины согласно проекту и нагнетание в них растворов при отсутствии напорных подземных вод допускается производить без перерывов на время твердения цементного раствора. При наличии напорных грунтовых вод такие перерывы необходимы.
В скальных грунтах зоны скважин после завершения бурения следует промывать водой или продувать сжатым воздухом.
Качество цементации скальных грунтов (трещиноватых, закарстованных) контролируется способами бурения, гидравлического опробования и цементации контрольных скважин. При этом критерий оценки качества цементации в зависимости от ее назначения, вида грунта и характера трещиноватости (закарстованности), а также объем контрольных работ устанавливаются проектом.
В слаборастворимых скальных закарстованных грунтах (известняках, доломитах) контроль качества цементации, как правило, производится путем контрольного бурения и оценки размеров карстовых пустот по провалам бурового инструмента. В легкорастворимых грунтах (гипсе, со ли) контроль качества цементации следует производить определением удельного водопоглощения. Допустимые размеры остаточных пу стот и величины удельного водопоглощения устанавливаются проектом.
Буросмесительный способ закрепления илов
Работы по закреплению илов буросмесительным способом (илоцементными сваями) следует производить специальными буросмесительными машинами или станками вращательного бурения. Крутящий момент механизма должен быть не менее 2,5 кН м (250 кгс м) при диаметре илоцементных свай до 0,7 м и не менее 5 кН м (500 кгс • м) – при диаметре до 1 м.
Для нагнетания цементного раствора следует применять растворонасосы, развивающие давление не менее 0,7 МПа (7 кгс/см2) и обеспечивающие непрерывную дозированную подачу раствора.
Суммарное время приготовления, транспортирования и подачи цементного раствора в грунт не должно превышать времени до начала схватывания раствора.
При производстве работ по закреплению илов буросмесительным способом необходимо контролировать и строго соблюдать установленный по результатам опытных работ и заданный проектом технологический режим: частоту вращения и линейную скорость перемещения рабочего органа, последовательность нагнетания цементного раствора, число проходов рабочего органа и расход цементного раствора.
Термическое закрепление
Бурение скважин для обжига грунтов надлежит производить в режиме, исключающем уплотнение грунтов в стенках скважин от бурового инструмента.
Для проверки соответствия грунтовых условий данным инженерно-геологических изысканий и проекта в процессе бурения технологических скважин следует по указанию проекта производить отбор образцов закрепляемых грунтов и соответствующие лабораторные определения их характеристик.
Перед началом работ по обжигу грунтов в скважинах должно проводиться испытание их газопропускной способности. При выявлении слоев с низкой газопроницаемостью следует принимать меры по выравниванию газопропускной способности скважины путем отсечения и продувки таких слоев или увеличения поверхности фильтрации части скважины.
Расход сжатого воздуха и топлива в процессе обжига должен регулироваться в пределах, обеспечивающих максимальную температуру газов, не вызывающую оплавление грунтов в стенках скважины. Давление и температура газов должны регистрироваться в журнале работ.
В случае обнаружения выходов газов или воздуха на поверхность через трещины в грунте работу по обжигу следует приостановить, а трещины заделать природным грунтом, имеющим влажность не более естественной.
Образование массива можно считать законченным, если установленные в расчетном контуре термопары зафиксировали достижение заданной расчетной температуры, но не менее 350 °C.
Качество термического закрепления грунтов надлежит контролировать по результатам лабораторных испытаний на прочность, деформируемость и водостойкость образцов закрепленных грунтов, отбираемых из контрольных скважин. При этом учитываются также зафиксированные в рабочих журналах результаты замеров расхода топлива (электроэнергии) и сжатого воздуха, данные о температуре и давлении газов в скважинах в процессе термообработки грунтов. При необходимости, предусмотренной проектом, прочностные и деформационные характеристики закрепленных грунтов, кроме того, определяются полевыми методами.
При производстве работ по закреплению грунтов состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля должны соответствовать указанным в табл. 2.37.
Искусственное замораживание грунтов
Все работы по замораживанию грунтов надлежит производить по специально разработанному проекту.
Дополнительные скважины следует бурить после анализа планов расположения скважин и ледогрунтовых цилиндров с проектным радиусом.
Число дополнительных скважин должно быть не более:
при глубине замораживания до 100 м:
• вертикальных – 10 %;
• наклонных – 20 %;
при глубине замораживания свыше 100 м:
• вертикальных – 20 %;
• наклонных – 25 %.
Замораживающие колонки следует погружать сразу после окончания бурения скважины.
Таблица 2.37. Состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля при производстве работ по закреплению грунтов
* Взамен ГОСТ 5686-78 постановлением Минстроя РФ от 23 февраля 1995 г. № 18–20 с 1 января 1996 г. введен в действие ГОСТ 5686-94.
** Взамен ГОСТ 10180-78 в части определения прочности по образцам, отобранным из конструкций, постановлением Госстроя СССР от 24 мая 1990 г. № 50 с 1 января 1991 г. введен в действие Г ОСТ 28570-90. Взамен ГОСТ 10180-78 в части определения прочности бетона по контрольным образцам постановлением Госстроя СССР от 29 декабря 1989 г. № 168 с 1 января 1991 г. введен в действие ГОСТ 10180-90.
После монтажа рассольная сеть должна быть промыта водой, а затем испытана на герметичность гидравлическим давлением, в 1,5 раза превышающим рабочее давление, но не менее чем 0,6 МПа. Сеть считается пригодной для эксплуатации, если в течение 15 мин давление опрессовки не изменяется и при осмотре сети не обнаржено течи в соединениях и трубах.
Перед зарядкой системы хладагентом и холодоносителем в цилиндрах следует создать вакуум.
Рассольную сеть надлежит повторно промыть водой, удалив ее перед заполнением холодоносителем.
Замораживающие колонки, если порядок их включения в работу особо не оговорен проектом, следует вводить в эксплуатацию в период до 5 суток. Включение колонок в работу группами допускается только при соответствующем обосновании, при этом в первую очередь вводят в действие смежные колонки, имеющие наибольшие отклонения разного знака от проектных положений.
В процессе замораживания водоносных пластов, заключенных между глинистыми прослойками, следует постоянно контролировать обеспечение свободного подъема подземной воды через разгрузочные скважины.
Извлечение замораживающих колонок и демонтаж холодильного оборудования нужно производить после окончания всех работ, выполнение которых было намечено произвести под защитой ледогрунтового ограждения. Порядок извлечения колонок должен быть определен проектом. Искусственное оттаивание грунтов следует производить в тех случаях, когда оно предусмотрено проектом.
В период эксплуатации замораживающих систем надлежит регистрировать температуру холодоносителя, уровень воды в гидрологических наблюдательных скважинах и другие параметры.
Производство строительно-монтажных работ в пределах ледогрунтового ограждения разрешается при постоянном контроле его состояния и при корректировке работы замораживающей станции с це лью сохранения размеров ограждения и его температуры.
Выемку грунта из открытого котлована при положительных температурах воздуха необходимо производить, защищая ледогрунтовые стенки по мере их вскрытия от действия атмосферных осадков и солнечных лучей. Защитные мероприятия регистрируются в журнале работ.
Извлечение замораживающих колонок и демонтаж холодильного оборудования следует производить после окончания всех работ, выполнение которых было намечено произвести под защитой ледогрунтового ограждения. Скважины в процессе извлечения из них замораживающих колонок должны тампонироваться с регистрацией в журнале работ. Порядок извлечения колонок должен быть определен проектом. Искусственное оттаивание грунтов следует производить в тех случаях, когда оно предусмотрено проектом.
При производстве работ по искусственному замораживанию грунтов состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля должны соответствовать приведенным в табл. 2.38.
Таблица 2.38. Состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля при искусственном замораживании грунтов
Сооружение фундамента
Фундаменты относятся к категории очень важных конструкций, и отступление от нормативных требований и технологических правил может привести к самым серьезным последствиям.
Длительное время отечественные строительные технологии уделяли очень мало внимания теоретическим расчетам фундаментов для малоэтажного строительства. Такое положение дел привело к тому, что в индивидуальном строительстве при сооружении фундаментов применялись технологии индустриального строительства, то есть использовались одни и те же типовые сборные блоки, в результате чего стоимость нулевого цикла неоправданно увеличивалась. В зависимости от климатической зоны строительства доля стоимости нулевого цикла достигала 25–45 %, что в конечном счете приводило к удорожанию стоимости 1 м2 жилья. Миллионы кубометров сборного железобетона зарывали в землю, а эффективность его использования была неоправданнонизкой. Общепринятая конструкция фундамента с заложением подошвы на непромерзающие слои грунта оправдывает себя лишь при нагрузке свыше 120 кН на один погонный метр ленточного фундамента. Возведение таких фундаментов целесообразно при строительстве двух– или трехэтажных строений из камня либо кирпича. При легких стенах из бруса или в каркасно-щитовых конструкциях стен нагрузка составляет лишь 40–50 кН/пог. м. Это значит, что силы прилегающих слоев грунта, действующие на фундамент при пучении, все равно могут вызвать его деформацию за счет силы трения о боковые поверхности. Кроме того, в случае легких домов несущая способность глубокого фундамента используется не более чем на 10–20 %. Другими словами, 80–90 % вкладываемых материалов и средств, используемых при строительстве фундамента, расходуются впустую.
Поэтому для облегченных домов необходимо другое решение проблемы: заложить мелкозаглубленный фундамент прямо в промерзающий слой грунта, но выше уровня грунтовых вод (рис. 2.1). Фундаменты такого типа весьма эффективны при строительстве на пучинистых грунтах и при высоком уровне грунтовых вод. Они отличаются простотой и не требуют больших материальных затрат. Такие фундаменты в последние годы испытаны на тысячах зданий по всей территории нашей страны и доказали право на свое существование.
Рис. 2.1. Столбчатые фундаменты мелкого заложения для облегченных конструкций самых простых, маленьких домов (размеры указаны в миллиметрах): 1 – стена; 2 – перемычка (фундаментная балка); 3 – железобетонная плита 9090 см; 4 – песчано-гравийная смесь; 5 – железобетонное фиксирующее кольцо
В последние годы для малоэтажного строительства разработано несколько достаточно эффективных типов фундаментов, которые позволяют снизить трудозатраты на их сооружение и сократить расходы на строительство. Это ленточные фундаменты мелкого заложения, различные конструкции буронабивных свай, фундаменты в вытрамбованных или выштампованных котлованах и т. п. Большинство из этих конструктивных решений приемлемо для малоэтажных домов бесподвальной конструкции.
Однако отсутствие подвала или цокольного этажа приводит к необходимости строительства дополнительных помещений вспомогательного назначения. Это влечет за собой увеличение площади застройки и неэффективное использование земельного участка. Как правило, подвальная часть дома необходима, и отказаться от ее строительства можно лишь тогда, когда есть геологические противопоказания.
В типовых проектах усадебных домов сведения о фундаментах приводятся самые общие. Поэтому, привязывая дом к конкретному участку, фундаменты необходимо рассчитывать с учетом местных геологических особенностей и типа грунтов, на которых строится дом.
Грунты и их влияние на выбор фундаментов. Основанием любого фундамента является грунт, от несущей способности которого зависит надежность всего строения. Основание может быть естественным и искусственным. Для правильной привязки проекта к местности нужен це лый ряд показате лей, среди которых – тип грунта, глубина его промерзания, насыщенность почвенными водами, уровень грунтовых вод, рельеф поверхности и т. д.
К естественным относятся все категории грунтов, структура которых формировалась веками под действием природных процессов. Все насыпные грунты, а также грунты, к которым применялись технологии укрепления, считаются искусственными.
Естественные грунты условно можно разделить на скальные и нескальные.
Скальные грунты представляют собой сцементированные и спаянные, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя породы. Они характеризуются высоким показателем прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии. Скальные грунты являются хорошим основанием для строительства, поэтому на них можно возводить дом любых габаритов и этажности, не опасаясь просадок и усадок. Единственная сложность, с которой неизбежно столкнется владелец участка, – это разработка скального грунта.
К нескальным грунтам относят крупнообломочные, песчаные и глинистые структуры.
Крупнообломочные несцементированные грунты содержат более 50 % массы обломков кристаллических пород с размерами частиц более 2 мм. Как правило, несущая способность таких грунтов достаточно высока и может выдержать вес дома в несколько этажей.
Песчаные сыпучие грунты в сухом состоянии содержат мнее 50 % массы частиц от 1 до 2 мм и не обладают пластичностью. Пески состоят из жестких частиц, имеющих форму зерен. Песчаные грунты в своем большинстве являются идеальной основой для строительства при условии, что они не подвергаются размывающему действию грунтовых вод. Все преимущества песчаных грунтов проявляются особенно ярко, если уровень грунтовых вод находится ниже уровня промерзания. Если уровень грунтовых вод в песчаных грунтах выше глубины промерзания, то сооружать фундаменты следует с обязательным армированием стальными прутами (рис. 2.2 и 2.3).
Чем крупнее песок, тем большую нагрузку он может воспринимать. Сжимаемость плотного песка невелика, а скорость уплотнения под нагрузкой значительна. Поэтому осадка зданий, основанием которых является песок, быстро прекращается. Пески имеют большую водопроницаемость и поэтому не обладают свойствами пучения при замерзании.
Водонасыщенные пылевато-песчаные грунты с примесью мелких глинистых частиц называются плывунами. Они не могут служить основанием для фундаментов дома из-за большой подвижности и низкой несущей способности.
Рис. 2.2. Арматуру опалубки необязательно сваривать, дешевле и проще ее связать
Рис. 2.3. Пространственный каркас из стальных стержней арматуры готов к заливке монтажного бетона
Глинистые связанные грунты с пластичностью 0,01 состоят из очень мелких частиц, размеры которых меньше 0,005 мм. В отличие от песчаных грунтов глины имеют тонкие капилляры и большую поверхность соприкосновения частиц между собой. Глинистые грунты способны сжиматься, размываться. При этом сжимаемость глины выше, чем у песков, а скорость уплотнения под нагрузкой меньше. Поэтому осадка зданий, фундаменты которых размещаются на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью. Сухая глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома. Глина, поры которой заполнены влагой, при промерзании пучится, увеличиваясь в объеме. Морозное пучение грунтов относится к физико-механическим процессам, в результате которых промерзающий грунт приобретает напряженно-деформированное состояние под действием термодинамических изменений. Суть этих процессов: присутствующая в грунте влага увеличивается в объеме, в результате чего происходит подъем грунта. И чем больше влаги находится в грунте, тем сильнее он увеличивается в объеме при замерзании. В пористых грунтах это явление менее заметно, так как при замерзании грунт расширяется в сторону пор, заполняя пустоты. И чем больше пористый грунт, тем меньше вероятность его пучения.
Суглинки и супеси представляют собой смесь песка, глины и пылеватых частиц. Суглинки содержат от 10 до 30 % глинистых частиц, супеси – от 3 до 10 %. По своим свойствам эти грунты занимают промежуточное положение между глиной и песком.
Грунты с органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный грунт и т. п.) неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают большой и неравномерной сжимаемостью, поэтому в качестве естественных оснований непригодны.
Искусственные основания состоят преимущественно из насыпных грунтов. В отличие от естественных насыпные грунты имеют неоднородный состав и сложение, неравномерную сжимаемость, способность уплотняться с течением времени под действием собственного веса и приложенных нагрузок. Такие грунты в большинстве случаев (за исключением регулированных насыпных грунтов) не используются в качестве естественного основания. К просадочным грунтам с возможной просадкой от собственного веса более 5 см рекомендуется принимать меры по укреплению или устранению возможности просадки. Для этого:
грунт уплотняют тяжелыми трамбовками;
устраивают песчаные подушки (рис. 2.4);
предварительно замачивают грунты в пределах всей просадочной площади;
Читать бесплатно другие книги:
