Вы здесь

Опыт применения вибродинамического уплотнения грунтов на строительной площадке Дворца спорта

Версия для печати
Опыт применения вибродинамического уплотнения грунтов на строительной площадке Дворца спорта в Могилеве и Ледового дворца в Минске

Уплотнение грунтов – важная составная часть технологии строительства зданий и сооружений. От того, как оно запроектировано и реализовано, зависит надежность, качество и долговечность построенного объекта. Правильно выполненное уплотнение позволяет существенно повысить несущую способность и устойчивость основания под зданием, а также значительно снизить материальные и трудовые затраты на возведение нулевого цикла.

Традиционно на практике применяются следующие методы уплотнения грунтов основания [1–5]:

– уплотнение тяжелыми трамбовками;

– устройство штампонабивных фундаментов в выштампованных или вытрамбованных котлованах;

– виброуплотнение.

Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, определяющие область их применения.

 

 

Автор статьи предлагает использовать испытанный на практике комбинированный метод уплотнения основания путем устройства геомассивов с применением штампов и уплотнения тяжелой трамбовкой, позволяющий получить ряд преимуществ:

– наиболее интенсивное уплотнение грунта с помощью тяжелых трамбовок:

– значительное увеличение несущей способности оснований за счет устройства геомассива и вовлечения в работу нижележащих слоев грунта;

– расширение диапазона применения способа уплотнения в зависимости от инженерно­геологического строения площадки.

В теории данный метод получил название совмещенного, или комбинированного, метода уплотнения грунтов. Принципы и последовательность подготовки основания с его помощью приведены в [6].

Для практического воплощения и с целью рационального применения механизмов при уплотнении совмещенным методом разработана и изготовлена экспериментальная цельнометаллическая трамбовка­штамп диаметром 2,1 м и массой около 6 т (рис. 1) [7]. С одной стороны, она может выполнять работу как штамп для устройства геомассива, а с другой – как плоская тяжелая трамбовка.

Данный метод подготовки (уплотнения) грунтов основания и соответствующее инженерное оборудование были применены при строительстве Дворца спорта в Могилеве и Ледового дворца в Минске.

Находящаяся в пойме реки Днепр стройплощадка в Могилеве имела сложное инженерно­геологическое строение (табл. 1). Ее основание представляло собой хаотическое напластование насыпных и намывных грунтов, подстилаемых слабыми пылеватоглинистыми грунтами. Общая мощность искусственных грунтов составляла 4–5 м (от отметки заложения фундаментов). По данным инженерно­геологических изысканий условия были признаны неблагоприятными для строительства на естественном основании. На предварительной стадии проектирования был принят вариант свайных фундаментов. Кроме того, строительство осложнялось наличием большого количества существующих инженерных сетей в пятне застройки, подлежащих выносу.

На строительной площадке Ледового дворца в Минске залегали насыпные грунты и слабые озерные супеси и суглинки ((qzЈ1,5 МПа), в связи с чем втрамбовка щебня для образования щебеночного столба (под каждый фундамент) выполнялась в 4 цикла. Критерием готовности столба (геомассива) являлся отказ, равный 1–2 см, при сбрасывании трамбовки с высоты 5 м. Следует отметить, что этот критерий принят основным, обеспечивающим равномерность осадок фундаментов по всей площадке.

В процессе рабочего проектирования было принято решение использовать вариант столбчатых фундаментов на уплотненном основании. И именно благодаря методу совмещенного уплотнения удалось создать практически равнопрочное основание на площадке с неоднородным строением грунтов.

Для этого в определенной последовательности осуществляют ряд следующих технологических операций:

– вытрамбовывают скважины в местах строительной площадки с наиболее плотным грунтом. Для этих скважин определяется зона уплотнения по формуле

, (1)

где Vу– объем зоны уплотнения;

V0 – объем оболочки (из сыпучего материала), равный объему скважин;

Vф – проектный объем грунтового тела сваи;

rd – природная плотность грунта данного участка строительной площадки;

Drd – разность между природной и максимальной (ГОСТ 22733) плотностью грунта;

– определяют объемы скважин на остальных участках строительной площадки, объемы зон, уплотнения которых соответствуют объемам зон уплотнения скважин, вытрамбованных в наиболее плотных грунтах строительной площадки, по формуле

, (2)

где Vki – объем скважин на данном участке;

– засыпают все скважины сыпучим материалом (пески от крупных до мелких, гравийная смесь, щебень) и трамбуют плоской трамбовкой. При этом в котлованах, образованных в наиболее плотных грунтах, сыпучий материал полностью втрамбовывается в окружающий грунт, обеспечивая максимальную плотность. А в более глубоких котлованах, где плотность сыпучего материала не достигает максимальной величины, препятствуя получению равномерной деформативности и несущей способности оснований, в скважины необходимо производить дополнительную подсыпку сыпучего материала, объем которой определяют по зависимости

DVi=VkiVф, (3)

где DVi – объемы засыпок в iй котлован;

– осуществляют последующую трамбовку дополнительных объемов сыпучего материала, доводя объемы скважин до одинаковых размеров, соответствующих объему скважин в более плотных грунтах. При этом сыпучий материал достигает максимальной плотности, такой же, как и в скважинах с плотным грунтом;

– выполняют поверхностное уплотнение плоской трамбовкой по всей площади;

– производят виброуплотнение верхнего разуплотненного слоя до проектной отметки виброкатком массой 80–120 кН.

Контроль подготовки основания осуществлялся испытаниями грунтов динамическим (динамическое зондирование) и статическим (испытания грунтов вертикальной статической нагрузкой) методами, выполненными сотрудниками РУП “Институт БелНИИС” и ООО “ОИФК” (Н.С. Лобастов, В.П. Лебедик). Результаты испытаний для характерных точек как до уплотнения, так и после приведены на рис. 2–3 (под фундаментами). Следует отметить, что зондирование выполнялось сразу после уплотнения (без периода консолидации) из вытрамбованных котлованов. Глубина уплотнения достигла 3,5–4,5 м, модуль деформации Еі25 МПа (по результатам прямых испытаний штампами). Характеристики грунтов после уплотнения в среднем под фундаментами отражены в табл. 2 и на рис. 3.

В промежутке между фундаментами в верхней зоне уплотнения (до 1,5 м) Рд колеблется в пределах от 4 до 14 МПа (среднее 8 МПа), ниже – от 2 до 8 МПа (среднее 4 МПа). Это соответствует проектному заданию для полов и обратных засыпок, где Кcomі0,95 до глубины 4,0 м.

Таким образом, применение метода совмещенного уплотнения и комбинированного оборудования позволило:

– подготовить основание в сжатые сроки;

– снизить стоимость по сравнению с базовым (свайным) вариантом на 30 %;

– осуществлять уплотнение основания и устройство фундаментов практически параллельно;

– используя возможность регулирования энергии уплотнения, вести работы вблизи существующих сетей, а также параллельно с их выносом с пятна застройки;

– обходиться исключительно местными материалами (песок, гравий) и обычными механизмами, имеющимися в строительных организациях.

Экономическая эффективность примененной технологии по сравнению со свайным вариантом очевидна. Совмещенный, или комбинированый, метод уплотнения рационален в условиях слабых глинистых грунтов при наличии слабого подстилающего слоя, а также для уплотнения непланомерно возведенных насыпей. Использование комбинированного оборудования (штамп­трамбовка) позволяет сделать данный процесс более технологичным.

Литература

 

1. Пособие П1–97 “Проектирование и уплотнение грунтов оснований зданий и сооружений тяжелыми трамбовками”.

2. Пособие 19–04 “Проектирование и устройство фундаментов из свай набивных с уплотненным основанием”.

3. Сеськов В.Е., Лях В.Н. Технология уплотнения грунтов оснований зданий и сооружений вибродинамическими методами. Мн.: БелНИИС, 1997. 62 с.

4. Рекомендации по интенсивному динамическому уплотнению грунтов тяжелыми трамбовками. Мн.: БГПА и БПИ, 1991. 23 с.

5. Сеськов В.Е., Лях В.Н. Строительство промышленных зданий и сооружений на основаниях из геомассивов с применением песчано­гравийных и щебеночных свай. Мн.: БелНИИНТИ и БелНИИС, 1994. 31 с.

6. Рекомендации по уплотнению грунтов совмещенным методом глубинного уплотнения с вытрамбовкой котлованов. Мн.: БелНИИС, 1999. 32 с.

7. Сеськов В.Е. и др. Трамбовка для уплотнения грунта. Патент РБ 5234. МПК Е02ДЗ/096. 2005.


comments powered by HyperComments
Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 6 097
Геннадий Штейнман XVIII съезд Белорусского союза архитекторов завершил свою работу. Еще долго мы будем обсуждать его решения, осмысляя свои и чужие...
02.09.2003 / просмотров: 8 821
Центр Хабитат является органом, осуществляющим информационно-аналитическое обеспечение работ Минстройархитектуры по устойчивому развитию населенных...
02.09.2003 / просмотров: 17 578
Беларусь всегда была на передовых позициях в вопросах ценообразования в строительстве в бывшем СССР. Однако еще в конце 1980-х годов, когда страна...