Область применения

По назначению конструкций их можно разделить на несколько категорий [4].

Противофильтрационные завесы.В зависимости от применяемого оборудования (буровые колонны или шнеки, режуще-смешивающие органы) конструкции противофильтрационных завес могут быть в виде плоских панелей, секущихся или соприкасающихся свай (см. рис. 8.2).

К материалу противофильтрационных завес предъявляются жесткие требования по водонепроницаемости, водоустойчивости, прочности, а также герметичности соединений. При устройстве завес необходимо производить все виды контроля качества при производстве работ: входной контроль, пооперационный и т.п. Помимо контроля качества необходимы обширные инженерно-геологические изыскания на стадии проектирования, а также лабораторные исследования закрепляемости грунтов в данных геологических условиях. В качестве вяжущего чаще всего применяется цементный раствор.

Ограждения котлованов.Конструкции ограждения котлованов аналогичны конструкциям противофильтрационных завес, однако чаще всего применяют ограждения в виде касательных и секущихся свай. В этом случае к возводимым конструкциям предъявляются повышенные требования по прочности грунтоцемента и герметичности стыковых соединений. В качестве вяжущего применяется цементный раствор. Для увеличения несущей способности ограждения грунтоцементные сваи армируются арматурными каркасами, стальными трубами либо прокатными профилями (двутавры, швеллеры). Такие конструкции могут использоваться для защиты фундаментов существующих зданий при новом строительстве в условиях плотной городской застройки (см. рис. 8.4).

Рис. 8.4. Устройство «стены в грунте» для защиты фундаментов
существующих зданий:

1–существующее здание; 2–разделительная стенка
(«стена в грунте»); 3– строящееся здание

Закрепление грунтов.Технологию глубинного перемешивания грунтов можно также использовать и для закрепления слабых водонасыщенных грунтов на глубину до 40 м. Как правило, для закрепления грунтов используются многорядные буровые колонны, конструкция которых зависит от конкретных инженерно-геологических условий площадки. В качестве вяжущего могут использоваться цемент, известь, бентонит, смеси бентонита и цемента либо другие реагенты. В Европе, США и Японии технологии DSM используются для закрепления грунтов, загрязненных различными экологически опасными отходами. В этом случае в качестве вяжущего могут использоваться специальные реагенты, связывающие и герметизирующие отходы.

В зависимости от проектных решений, требований к характеристикам улучшенного основания, типа сооружения, возводимого на искусственном основании, возможно устройство различных типов закрепленных массивов.

В основном такое закрепление применяется в дорожном строительстве, строительстве портовых сооружений и площадок различного назначения (грузовые терминалы, поля для гольфа и др.). В США зачастую используется для закрепления грунтов в основании дамб, укреплении откосов и др. В зарубежной практике буросмесительная технология используется для защиты грунтов от разжижения при сейсмических воздействиях. Для этих целей массив грунта закрепляется касательными или секущимися сваями, которые образуют сотовую или ячеистую структуру.

В некоторых случаях применяется комбинированное закрепление основания: совмещение объемной стабилизации грунтов и свайного закрепления.

Армирование основания.Армирование основания является частным случаем закрепления грунтов. Армирование основания грунтоцементными сваями может конкурировать с другими методами армирования: забивными железобетонными сваями, полимерными армирующими элементами и др. Применение технологии DSM для армирования может оказаться более экономичным по сравнению с другими методами, особенно в труднодоступных местах строительства - в качестве основного материала для устройства свай является местный грунт. За рубежом было успешно реализовано множество проектов по армированию грунтов в основании гражданских зданий.

Фундаменты зданий и сооружений.Конструкции из грунтоцемента могут также использоваться в качестве фундаментов зданий и сооружений. Как правило, такие фундаменты используются для малоэтажного сельского строительства и малонагруженных сооружений. Фундаменты могут устраиваться в виде свай, фундаментных лент. При использовании в конструкциях фундаментов к грунтоцементу предъявляются повышенные требования по прочности, сплошности и водоустойчивости.

Усиление оснований существующих фундаментов.Одним из перспективных направлений применения буросмесительной технологии является усиление оснований и фундаментов существующих зданий. Преимуществом такого метода является его экономичность, отсутствие динамических воздействий. Существует два способа усиления оснований и фундаментов – усиление оснований наклонными элементами (сваями) (рис. 8.5, б), подведение вертикальных свай под существующие фундаменты (рис. 8.5, а).

Рис. 8.5. Усиление оснований и фундаментов зданий:

а –подведение свай под существующие фундаменты; б –усиление

оснований наклонными и горизонтальными сваями; 1 – буровая
установка; 2– грунтоцементные сваи; 3 – существующее здание

В первом случае устройство наклонных свай осуществляется малогабаритными станками с буросмесителями малого диаметра (до 350 мм). На сегодняшний день такой метод практикуется в НИИСК Минрегионстроя Украины, и был успешно реализован на 22 объектах Украины при реконструкции. Максимальная глубина составляла 24 м при диаметре сваи 300 мм.

При проектировании усиления оснований и фундаментов следует также учитывать и конструктивные соображения, в частности возможность размещения станков вблизи фундаментов реконструируемых зданий.

Инженерно-геологические условия.Как показывает опыт, использование методов глубинного перемешивания в тех или иных грунтовых условиях зависит от типа оборудования. Например, установками японской компании (технология Soil Mix Wall) можно обрабатывать все виды грунтов от заиленных и глинистых (от текучей до твердой консистенции) до песчаных и гравийно-галечниковых (от рыхлого до плотного сложения). Отметим, что для закрепления плотных грунтов (полутвердых и твердых глин, песков и галечников плотного сложения и др.) требуются большие крутящие усилия оборудования и повышенная прочность стали рабочих органов установки.