/>
Сущность разрядно-импульсной технологии заключается в том, что скважина,заполненная мелкозернистым бетоном или цементным раствором обрабатываетсясерией высоковольтных электрических разрядов. При этом возникаетэлектрогидравлический эффект, в результате которого формуется тело сваи иликорня анкера, цементируется, уплотняется окружающий грунт. Первоначальныйдиаметр скважины 130...300 мм в результате обработки расчетной серией разрядовможет быть увеличен, в зависимости от энергии, подаваемой в скважину игидрогеологических условий площадки, более чем в 2 раза. Окружающие грунтыуплотняются, снижается пористость в зоне воздействия ударного импульса.
/> />
/>Схема обработки скважины по разрядно-импульсной технологии
1- ствол сваи после обработки;
2- излучатель энергии;
3- разрядная станция;
4- растворонасос;
5- зона цементного грунта;
6- зона уплотнения грунта;
Динамическое воздействие, возникающее в процессе формования, за пределами зоныобработки незначительно и не оказывает вредного воздействия на усиливаемыеконструкции и рядом стоящие здания. Разрядно-импульсная технология экологическибезвредна. Данная технология позволяет формовать сваи и анкера различнойконфигурации, с уширением в одном или нескольких уровнях.
Изготовленныепо этой технологии сваи получили сокращенное наименование — сваи РИТ.Инструкция по использованию разрядно-импульсной технологии при изготовлениисвай разработана НИИОСП им. Герсеванова в 1993 году. В 1997 году выпущены«Рекомендации по применению буроинъекционных свай», в которыхрегламентированы технология устройства и методика расчета свай, изготавливаемыхпо разрядно-импульсной технологии.
Схема изготовления постоянных и временных грунтовых анкеров с обработкой корняанкера по разрядно-импульсной технологии отрабатывалась при научномсопровождении НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. Анкера подобного типа получилинаименование «Анкер НИИОСП-97».
Разрядно-импульсная технология «обладает значительным преимуществом посравнению с традиционными методами в комплексной механизации и автоматизациитехнологических операций строительных работ» (из заключения НИИМосстроя).
Технология позволяет:
Ø свести к минимуму земляные работыи водопонижение при строительстве нулевого цикла;
Ø производить работы из подвала(высотой не менее 2,4 м), цокольного или первого этажа, не создавая неудобстважителям вышележащих этажей и окружающих зданий;
Ø применять легкие малогабаритные станки.
Ø осуществлять проходку внеустойчивых грунтах при оплывании стенок скважины без обсадных труб.
Ø получить наибольшую несущуюспособность свай и анкеров при минимальных количестве выбуренного грунта идлине сваи или корня анкера. Область применения
Широко применяется рязрядно-импульсная технология вследующих областях геотехнического строительства: буронабивные сваи, постоянныеи временные грунтовые анкера, нагельное крепление откосов, цементация стен ифундаментов зданий и сооружений, цементация грунтов, глубинное уплотнениепесчаных грунтов.
/>
Сваи РИТ успешно применяются:
Ø при измененииархитектурно-планировочных и конструктивных решений существующих зданий(надстройка, увеличение пролетов и нагрузок, увеличение высоты подвальногоэтажа и пр.);
Ø при строительстве подземныхгаражей под зданием и в условиях стесненного пространства;
Ø для устройства подпорных стен иприямков, ограждений и укреплений подземных переходов и коллекторов, строительстванабережных, и других инженерных сооружений.
Сваи РИТ имеют несущую способность в 2-3 раза выше, а стоимость одной тоннынесущей способности в 1,5-2,0 раза меньше, чем у буроинъекционных ибуронабивных свай, изготовленных с использованием традиционных технологий.
Высокая несущая способность свай, изготовленных поразрядно-импульсной технологии (сваи РИТ) обусловлена следующими факторами:
Ø расширением ствола сваи;
Ø уплотнением грунта вокруг ствола ипод пятой сваи;
Ø частичной цементацией грунтавокруг ствола;
Сопротивление грунта под пятой сваи увеличивается в 1,3...2,0 раза, а набоковой поверхности- в 1,2...1,5 раза.
Один из компонентов электроразрядной технологии -магнитно-импульсная обработкатвердеющей смеси существенно повышает прочность и однородность мелкозернистогобетона, качество и надежность сваи.
Наиболее яркими характерными примерами применения свай РИТ при реконструкцииявляются усиление фундаментов при реконструкции Центральной музыкальной школыпри Московской консерватории, комплекса зданий Большого театра, СтарогоГостиного двора.
/>
Расчет несущей способности сваи РИТ выполняется по
«Рекомендациямпо применению буроинъекционных свай» (НИИОСП,1997 г.), разработанным всоответствии с требованиями главы СНиП.2.02.03-85 «Свайные фундаменты.Нормы проектирования», главы СНиП.2.03.01-04 «Бетонные ижелезобетонные конструкции. Нормы проектирования», и «Рекомендациямипо проектированию конструкций из мелкозернистого бетона».
Несущая способность свай РИТ определяется:
Øрасчетом прочности ствола сваи поматериалу;
Øрасчетом на основефизико-механических характеристик грунтов конкретной площадки;
Øпо результатам полевых испытаний.
Расчет несущей способности свай по грунту является приближенным и можетиспользоваться только как предварительный. Окончательное значение несущейспособности сваи принимается с учетом результатов статических испытаний настроительной площадке. Испытание свай статической нагрузкой являетсяобязательным и проводится в соответствии с ГОСТ 5686-94.
Расчет свай по деформациям выполняется в соответствии с разделом 6 иприложениями 3 и 4 СНиП.2.02.03-85.
Расчет усиления фундаментов существующих зданий с применением свай РИТпроизводится по «Рекомендациям по применению буроинъекционных свай».
В качестве материала свай РИТ используются различные типы мелкозернистыхбетонов, применяемых в зависимости от условий строительства и характера работысвай в конструкции.
Для приготовления мелкозернистых бетонов применяется цемент марки не ниже 400со сроком схватывания не менее 3 часов, а в качестве инертного заполнителя — песок мелко- и среднезернистый с модулем крупности не более 2,0.Морозостойкость и водонепроницаемость бетона должны соответствовать маркам,установленным проектом, но не ниже морозостойкости Р-75 и водонепроницаемостиW4
Сваи РИТ армируются пространственными армокаркасами в зависимости от вида ивеличины действующей нагрузки. Арматура должна иметь конструктивные элементы,центрирующие ее в скважине и обеспечивающие требуемую толщину защитного слоябетона не менее 2,5 см.
Наклон свай РИТ к вертикальной оси свыше 20° не рекомендуется.
Расчет свай РИТ в составе подпорной стенки на действие горизонтальной нагрузкиособенностей не имеет и должен производиться как для обычных буронабивных свайс диаметром, равным буровому диаметру скважины.
/>
Уже несколько лет сваи РИТ с успехом применяются при реконструкции существующихи строительстве новых зданий и сооружений. Область применения свай РИТдостаточно широка и определяется следующими основными направлениями:
Ø Усиление существующих фундаментовпутем передачи на сваи всей или только части нагрузки от сооружения нафундамент;
Ø Устройство свайных фундаментов приновом строительстве в стесненных условиях в непосредственной близости отсуществующих зданий;
Ø Устройство ограждающихконструкций, аналогичных стенкам из бурокасательных свай и «стенам вгрунте».
При усилении существующих фундаментов конструктивные решения практическианалогичны тем, что применяются для буроинъекционных свай, изготовляемых потрадиционной технологии и сводятся, в основном, к трем схемам, приведенным нарисунках 1-3. На рисунках 1 и 2 приведены схемы устройства так называемых«козловых» свай, когда они забуриваются под некоторым углом черезтело существующего фундамента либо с двух сторон стены, либо с одной. Впоследнем случае сваи устраиваются через одну с разным углом наклона.
Значительно реже применяется схема, приведенная на рисунке 3. Пробуренныевертикально вдоль фундамента сваи воспринимают нагрузку от здания черезспециально закрепленные в теле фундамента траверсы. /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Рисунок1 Рисунок 2 Рисунок3
Конструктивные решения устройства свай РИТ при новом строительствеособенностей не имеют.
Отличительной чертой применения свай РИТ в новом строительстве и при усилениисуществующих фундаментов является возможность получения высокой несущейспособности свай при ее минимальных буровом диаметре и длине. Несущаяспособность свай с буровым диаметром 150- 250 мм оказывается не меньше, чем узабивных свай сечением 300х300 мм той же длины.
Применение свай РИТ в ограждающих конструкциях позволяет при минимальнойэлевации грунта при бурении получить конструкцию, по жесткости и проницаемостипрактически не уступающую «стене в грунте», способную, кроме того,нести достаточно большую вертикальную нагрузку. Благодаря тому, что грунт вокругсвай сильно уплотняется, а пески к тому же и цементируются, появляетсявозможность устройства свай на относительно большом расстоянии друг от друга,при этом нет необходимости устраивать забирки в межсвайном пространстве, т.к. вэтом случае грунт между свай достаточно устойчив и, к тому же, обладает малойводопроницаемостью. /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Сваи в подпорной стенке могутрасполагаться как в один ряд, так и в несколько рядов при размещении их вшахматном порядке (см. рисунки 4 и 5). Для обеспечения пространственнойжесткости стенки из нескольких рядов свай предусматривается устройствообвязочного пояса по верху свай в виде железобетонного ростверка; при большомрасстоянии между сваями иногда дополнительно предусматривается устройство нанескольких уровнях свай уширений, создаваемых по РИТ-технологии.
Рисунок4 Рисунок 5
Для повышения водонепроницаемости подпорных стен из свай РИТ можно применитьцементацию межсвайного пространства, также выполняемую по РИТ-технологии. Приэтом конструкция приобретает дополнительную жесткость.
/>
Впервые в мире — грунтовые анкера, изготовленные поразрядно — импульсной технологии.
Грунтовые анкера и нагели являются относительно новыми для отечественногостроительства геотехническими конструкциями. Они особенно эффективны пристроительстве в тесной городской застройке, при разработке глубоких котлованов,для укрепления откосов и особенно в качестве элемента «стены вгрунте».
При научном сопровождении НИИОСП им. Н.М.Герсеванова была разработанаконструкция нового типа анкеров, устраиваемых в грунте с обработкой корня поразрядно-импульсной технологии. Такие анкера получили название«НИИОСП-97».
Несущая способность анкеров НИИОСП-97 в 1.5-2.5 раза превышает этот показательдля анкеров, устраиваемых по традиционным технологиям, в том числе потехнологии фирмы «Бауэр». Благодаря возможности создания в строгоограниченной зоне значительного избыточного давления на стенках скважины,технология позволяет отказаться от применения тампонов при проведении инъекции,проведения многоступенчатой технологии зонной цементации, осуществляя при этомстрого контролируемый процесс опрессовки и уширения корня анкера в заданныхточках.
Особенно эффективным данный тип анкеров оказался при устройстве корня в юрскихглинах, которые, как известно, тяжело бурятся, а при применении промывки легкоразжижаются и теряют свои механические свойства. РИТ-технология позволяетзначительно сократить длину корня анкера и разрушить образовавшийся при бурениина стенках скважины слой слабого грунта за счет значительного даже в плотныхглинах увеличения диаметра скважины (в 1,5 и более раз).
В качестве анкерного тяжа применяется, в основном, высокопрочная арматуравинтового профиля класса Ат-1000 (Ат-VI) диаметром 25 и 32 мм. Кроме того,возможна установка многопрядевых тросовых анкеров.
Анкера, изготовленные по технологии РИТ, успешно применялись при строительстверяда станций московского метрополитена, креплении подпорных стен пристроительстве комплексов «Москва-Сити», развязки III-го транспортногокольца с Кутузовским проспектом, а также при строительстве ряда жилыхкомплексов в г. Москве.
В 1999 г. НИИОСП им. Н.М.герсеванова утвердил типовой технологический регламентустройства анкеров НИИОСП-97 при креплении подпорных стен.
/>
Корень грунтового анкера, извлеченного из грунта.
/>Подпорная стенка набережной из буросекущихся свай,закрепленная грунтовыми анкерами.
/>
Цементация грунтов, стен, фундаментов,
контакта «фундамент-грунт».
Данные виды работ выполняются как по традиционной технологии путем нагнетанияпод давлением цементного раствора в скважину, так и с применениемразрядно-импульсной технологии, когда избыточное давление в скважине создаетсясерией электрических разрядов.
Применение РИТ-технологии особенно эффективно там, где трудно или вообщеневозможно установить в скважине тампон для опрессовки ее статическимдавлением, либо эта операция сопряжена с большими трудозатратами.
При проведении цементационных работ используются электроразряды с энергией,позволяющей вести эффективное заполнение пустот, трещин и пор в цементируемойсреде (кирпичная кладка, бетон и т.п.) без ее разрушения.
Цементация по РИТ-технологии производится до тех пор, пока не будет достигнут«отказ», когда последующая обработка электроразрядами не приводит кдальнейшему поглощению цементационного раствора цементируемой средой.
Качество цементации по РИТ-технологии ничем не уступает традиционнойцементации, однако сам процесс становится значительно более контролируемым именее трудоемким.
Качество цементации проверяется путем контрольной инъекции раствора вцементируемую среду как традиционным способом, так и с использованием РИТ.
Цементация фундаментов и контакта «фундамент-грунт» по РИТ-технологиис успехом была применена на ряде объектов городского строительства, в том числена таких, как реконструкция Старого Гостиного двора, реконструкция комплексазданий ГАБТ и др.
Цементация стен вспомогательного корпуса зданий ГАБТ и стен храма ВознесенияГосподня у Серпуховских ворот была выполнена также с применениемразрядно-импульсной технологии. Успешная серия опытов в том же направлении былаосуществлена при проведении работ по усилению стен Старого Гостиного двора.
/>
Уплотнение грунтов с применением разрядно-импульсной технологии осуществляетсяпутем проведения серии электрических разрядов в скважине, заполненной слабым электролитом,в качестве которого обычно используется водно-цементная суспензия. При этомулучшение физико-механических свойств грунта достигается не только в результатеего уплотнения в околоскважинном пространстве, но и за счет его цементации.Кроме того, скважины, заполненные цементным раствором и пересекающие грунтовуютолщу под разными углами, образуют с упрочняемым грунтом массив, иногдаименуемый как «армогрунт». Такой массив имеет прочностные идеформационные показатели лучшие, чем у отдельно взятого уплотненногогрунтового массива.
Данная технология улучшения физико-механических свойств грунта была с успехомприменена на строительстве 4 и 5 опор транспортной развязки МКАД с Ярославскимшоссе и при усилении основания дома №6 по Кутузовскому проезду.
/>
Одной из самых главных операций технологического цикла считается контролькачества выполненных работ. При этом, выполняя все требования соответствующихГОСТов и СНиПов в этой области, широко применяются дополнительные методыпредпостроечного обследования объекта и оперативного контроля качества. Дляуточнения геолого-гидрологического строения площадки и выявления неучтенныхинженерных коммуникаций и пустот в грунте производится георадарноепрофилирование объекта, по результатам которой корректируется технологияизготовления свай и, при необходимости, проект.
В процессе обработки скважины электрическими разрядами в условиях плотнойзастройки производится измерения сейсмического воздействия на грунт истроительные конструкции и уточняются параметры электрических разрядов.
Во время изготовления свайного поля производится выборочный сейсмоакустическийконтроль длины свай, контролируется сплошность их сечения.
Ввиду того. что несущая способность свай РИТ во многом определяется величиной ирасположением уширений ствола скважины, нами успешно применяется специальныйприбор, позволяющий контролировать расход бетона на каждом уровне обработкискважины электрическими разрядами, что позволяет судить о форме скважины истепени уплотнения окружающего грунта.
В особо ответственных случаях перед проведением цементации стен и фундаментовзданий с целью изучения их состояния и выявления наиболее ослабленных участковпроизводится их сейсмоакустическое обследование. Оно повторяется в процессеинъектирования и после твердения инъекционных растворов, что позволяетоконтурить зону цементации и оценить степень повышения прочности кладки.
/>
Сейсмоакустический контроль качества цементации:
Картыизолиний средних скоростей продольных волн по нормальным лучам в плоскостистены, укрепляемой цементацией.
A- по результатам первого измерения, проведеннгого через сутки послеинъектирования.
B- по результатам второго измерения, проведеннгого через 7 суток послеинъектирования.