RU2405890C1 - Method for depth compensation compaction of soil - Google Patents
Method for depth compensation compaction of soil Download PDFInfo
- Publication number
- RU2405890C1 RU2405890C1 RU2009116389/03A RU2009116389A RU2405890C1 RU 2405890 C1 RU2405890 C1 RU 2405890C1 RU 2009116389/03 A RU2009116389/03 A RU 2009116389/03A RU 2009116389 A RU2009116389 A RU 2009116389A RU 2405890 C1 RU2405890 C1 RU 2405890C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- compaction
- depth
- pit
- zone
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, а именно к разработке котлованов и проходке тоннелей в условиях плотной застройки.The invention relates to the field of construction, namely to the development of pits and tunneling under conditions of dense development.
Известен способ предварительного «вывешивания» на сваях зданий, попадающих в зону влияния работ при строительстве котлована (Богов С.Г. Использование геотехнологий для усиления оснований и фундаментов зданий. / Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2005, №9, с.229-235).There is a method of preliminary "hanging" on piles of buildings that fall into the zone of influence of works during the construction of the pit (Gods SG Use of geotechnologies to strengthen the foundations and foundations of buildings. / Reconstruction of cities and geotechnical construction. 2005, No. 9, p.229-235 )
Это способ надежен, хотя весьма трудоемок и дорог, а кроме того, требует доступа к охраняемому сооружению для устройства свай, что не всегда возможно (Аббасов П.А., Бахолдин Б.В., Гончаров Б.В., Ильичев В.А., Трофименков Ю.Г., Ухов С.Б., Федоров В.И. Свайные фундаменты, ВНИИОСП, ДальНИИС, под ред. Ильичева В.А., М.: Стройиздат, 1991, 96 с.).This method is reliable, although it is very laborious and expensive, and in addition, it requires access to the guarded structure for piling, which is not always possible (Abbasov P.A., Bakholdin B.V., Goncharov B.V., Ilyichev V.A. ., Trofimenkov Yu.G., Ukhov SB, Fedorov V.I. Pile foundations, VNIIOSP, DalNIIIS, edited by V. Ilyichev, Moscow: Stroyizdat, 1991, 96 pp.).
Известен способ устройства противодеформационного барьера, когда между котлованом и охраняемым объектом устраивают стенку из свайных элементов: шпунта, труб и т.п., погружаемых в пробуренные скважины, заполненные твердеющим материалом.A known method of creating an anti-deformation barrier, when between the pit and the protected object they arrange a wall of pile elements: sheet piling, pipes, etc., immersed in drilled wells filled with hardening material.
Этот способ не требует доступа к фундаментам охраняемого сооружения.This method does not require access to the foundations of the protected structure.
Однако для погружения свайных элементов (труб) с минимальным влиянием на рядом стоящие здания необходимо пробурить скважины диаметром, превышающим диаметр трубы. Известно, что при бурении скважин для устройства свай, даже по технологии непрерывного шнека (CFA), считающейся щадящей для окружающей застройки, происходит ухудшение прочностных и деформационных свойств грунтов основания, особенно слабоустойчивых. Это обстоятельство многократно фиксировалось путем пенетрации (зондирования) до и после устройства скважин (Богов С.Г. Проблемы устройства свайных оснований в городской застройке в условиях слабых грунтов Санкт-Петербурга. Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2004, №8, с.119-128). Поэтому охраняемому зданию может быть нанесен непоправимый ущерб уже при устройстве такого противодеформационного барьера.However, for immersion of pile elements (pipes) with minimal impact on adjacent buildings, it is necessary to drill wells with a diameter exceeding the diameter of the pipe. It is known that when drilling wells for piling, even according to the continuous screw technology (CFA), which is considered sparing for the surrounding buildings, there is a deterioration in the strength and deformation properties of base soils, especially weak ones. This circumstance was repeatedly recorded by penetration (sounding) before and after the installation of wells (Bogov S.G. Problems of construction of pile foundations in urban development in the conditions of weak soils of St. Petersburg. Reconstruction of cities and geotechnical construction. 2004, No. 8, p.119- 128). Therefore, the protected building may be irreparably damaged even when such an anti-deformation barrier is installed.
Известен способ создания геотехнического барьера между фундаментом существующего здания и возводимым подземным объектом. Для создания геотехнического барьера на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта, в грунте, на глубину заглубления подземного объекта, образуют щель, в которую помещают плоскую пневмокамеру и закачивают в нее сжатый воздух до получения давления, соответствующего начальному напряженно-деформированному состоянию грунта. При изменении напряженно-деформированного состояния грунта производят подкачку сжатого воздуха до восстановления начального напряженно-деформированного состояния грунта. После возведения подземного сооружения в пневмокамеру подают твердеющий раствор (патент РФ №2245428, МПК7 E02D 31/08; 31/10, опубликовано 27.01.2005, БИ №3).There is a method of creating a geotechnical barrier between the foundation of an existing building and the constructed underground facility. To create a geotechnical barrier to the wave propagation, changes in the stress-strain state of the soil, in the ground, to the depth of the underground object, form a gap in which a flat air chamber is placed and compressed air is pumped into it to obtain a pressure corresponding to the initial stress-strain state of the soil. When the stress-strain state of the soil changes, pressurized air is pumped until the initial stress-strain state of the soil is restored. After the construction of the underground structure, a hardening solution is supplied to the pneumatic chamber (RF patent No. 22545428, IPC 7 E02D 31/08; 31/10, published January 27, 2005, BI No. 3).
Этот способ не требует доступа к фундаментам охраняемого здания.This method does not require access to the foundations of the guarded building.
Однако создание геотехнического барьера по такому способу весьма трудоемко, требует иметь на строительной площадке большой парк дорогостоящих приборов, датчиков и т.п. оборудования, контролирующих изменения напряженно-деформированного состояния грунта. Давление сжатого воздуха в пневмокамере одинаковое по всей глубине ее заглубления в грунт, а давление грунта возрастает с глубиной, поэтому пневмокамера будет сжата давлением грунта на глубине и не сможет компенсировать возникшее там разуплотнение. В тоже время давление сжатого воздуха в верхней зоне будет создавать избыточное по сравнению с нижней горизонтальное давление на конструкцию ограждения котлована, что негативно отражается на ее устойчивости. Необходимо применять сложные многосекционные пневмокамеры, каждая отдельная секция которой должна иметь отдельный канал подачи воздуха, сжатого до давления, соответствующего бытовому давлению окружающего данную секцию грунта на глубине установки этой секции. Кроме того, на каждом объекте остается в грунте большое количество дорогостоящих пневмокамер.However, the creation of a geotechnical barrier by this method is very laborious, requiring a large fleet of expensive instruments, sensors, etc. at the construction site. equipment controlling changes in the stress-strain state of the soil. The pressure of the compressed air in the pneumatic chamber is the same throughout the depth of its penetration into the soil, and the soil pressure increases with depth, so the pneumatic chamber will be compressed by the pressure of the soil at a depth and will not be able to compensate for the decompression that occurred there. At the same time, the pressure of compressed air in the upper zone will create excess horizontal pressure on the construction of the foundation pit fence compared to the lower one, which negatively affects its stability. It is necessary to use complex multi-section pneumatic chambers, each separate section of which must have a separate air supply channel, compressed to a pressure corresponding to the household pressure surrounding the given section of soil at the installation depth of this section. In addition, a large number of expensive pneumatic chambers remain in the ground at each facility.
Известен способ защиты существующих зданий и сооружений, попадающих в зону влияния работ при строительстве подземного сооружения, включающий создание ограждающих конструкций, при возведении которых в них устанавливают инъекторы со стороны существующих зданий и сооружений. Инъецирование закрепляющего раствора в грунт осуществляют в направлении существующего здания как перед экскавацией грунта из котлована, так и в процессе экскавации (патент РФ №2328577, МПК E02D 31/08, от 5.09.06, опубликовано 10.07.2008, БИ №19).There is a method of protecting existing buildings and structures that fall into the zone of influence of work during the construction of an underground structure, including the creation of building envelopes, the construction of which they install injectors from existing buildings and structures. The fixing mortar is injected into the soil in the direction of the existing building both before excavating the soil from the pit, and during the excavation process (RF patent No. 2323277, IPC E02D 31/08, dated September 5, 2006, published July 10, 2008, BI No. 19).
Этот способ также не требует доступа к фундаментам охраняемого здания.This method also does not require access to the foundations of the protected building.
Однако создание геотехнического барьера по такому способу весьма трудоемко, требует персонал весьма высокой квалификации, а для предварительного моделирования изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива в результате статических и технологических воздействий при устройстве котлована СТО 36554501-007-2006 (Проектирование и устройство вертикального или наклонного геотехнического барьера методом компенсационного нагнетания) требует обязательного проведения опытных работ на объекте. Только по результатам опытных работ можно назначить число инъекторов, их длину и положение перфорированного участка инъектора, состав раствора, давление нагнетания, объем нагнетаемого раствора, радиус закрепления и характеристики грунта. При нагнетании закрепляющего раствора для разрушения защитного слоя бетона в ограждающей конструкции, когда величина защитного слоя и прочность бетона в ограждающей конструкции невозможно предсказать, разрыв происходит в одном самом слабом месте, и выполненное предварительное моделирование практически никогда не совпадает с реальным положением. Для реализации этого способа необходимо использовать сложное оборудование. При каждой серии нагнетания закрепляющего раствора, в дополнение к бытовому давлению, создается избыточное давление, действующее согласно закону Паскаля во всех направлениях одинаково. Поэтому на конструкцию ограждения котлована, например стену в грунте, будет действовать дополнительное горизонтальное давление, что потребует устройства более материалоемкой ограждающей конструкции (увеличения ее поперечного сечения и армирования), заведомо создавая завышенный запас прочности этих и без того дорогостоящих конструкций.However, creating a geotechnical barrier by this method is very laborious, requires highly qualified personnel, and for preliminary modeling changes in the stress-strain state of the soil mass as a result of static and technological influences when constructing the foundation pit STO 36554501-007-2006 (Design and construction of a vertical or inclined geotechnical barrier method of compensatory injection) requires mandatory pilot work at the facility. Only by the results of experimental work, it is possible to assign the number of injectors, their length and position of the perforated section of the injector, the composition of the solution, the discharge pressure, the volume of the injected solution, the fixing radius and soil characteristics. When injecting the fixing solution to destroy the protective layer of concrete in the building, when the size of the protective layer and the strength of concrete in the building can not be predicted, the gap occurs at one weak point, and the preliminary modeling performed almost never coincides with the actual situation. To implement this method, it is necessary to use sophisticated equipment. At each series of injection of the fixing solution, in addition to household pressure, an overpressure is created that acts in accordance with the Pascal law in all directions in the same way. Therefore, an additional horizontal pressure will act on the construction of the foundation pit fence, for example, a wall in the ground, which will require the construction of a more material-intensive enclosing structure (increasing its cross section and reinforcing), deliberately creating an overestimated safety factor for these already expensive structures.
Наиболее близким является известный способ создания геотехнического барьера между фундаментом существующего здания и возводимым подземным сооружением методом компенсационного нагнетания. По этому способу вдоль строящегося сооружения со стороны охраняемого здания погружают ряд вертикальных инъекторов на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта. Производят закачивание цементного раствора, пока не будет достигнут коэффициент релаксации ≥0,5, т.е. отношение конечного давления в грунте после релаксации к максимальному давлению нагнетаемого раствора. В процессе возведения стен подземного сооружения ведут контроль напряженно-деформированного состояния грунта, при изменении которого производят дополнительную закачку цементного раствора до восстановления напряженно-деформированного состояния грунта (патент РФ №2245966, МПК7 E02D 31/08, 31/10; от 07.08.02, опубликовано 10.02.2005, БИ №4). В развитие изобретения авторы разработали руководящий документ (СТО 36554501-007-2006 Проектирование и устройство вертикального или наклонного геотехнического барьера методом компенсационного нагнетания. - М.: ФГУП "НИЦ "Строительство", 2006, - с.21), выпущенный НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. Согласно этому СТО (п. 4.23) давление нагнетания на первом этапе предлагается поддерживать на уровне 0,3…0,5 МПа, на втором и последующих этапах - 4…5 МПа. Закачивание цементного раствора проводят по манжетной технологии методом многоразовой инъекции в 2 очереди, первоначально обрабатывают все инъекторы нечетного ряда, затем четного. Инъектор представляет собой трубу с отверстиями, расположенными с шагом по высоте 0,3 м, снабженными обратными клапанами, не позволяющими попадать в инъектор грунтовых вод и раствора при цементации смежных уровней. Внутрь инъектора введен подвижный пакер, выполненный в виде трубы с отверстиями и двумя манжетами, выше и ниже этих отверстий. При длине пакера 0,5 м единовременно инъектируется зона 0,3 м, затем пакер перемещают вниз вдоль инъектора на 0,3 м и операция инъектирования повторяется. Для промывки скважины после инъекции при каждом положении пакера в скважину закачивается 5 литров воды. Рекомендуется принимать водоцементное отношение нагнетаемого раствора в пределах 0,81…2.The closest is the well-known method of creating a geotechnical barrier between the foundation of an existing building and an underground structure being constructed by compensatory injection. According to this method, a series of vertical injectors are immersed along the building under construction from the side of the protected building along the propagation path of the wave of changes in the stress-strain state of the soil. Cement mortar is pumped until a relaxation coefficient ≥0.5 is reached, i.e. the ratio of the final pressure in the soil after relaxation to the maximum pressure of the injected solution. In the process of erecting the walls of an underground structure, the stress-strain state of the soil is monitored, with a change in which additional cement mortar is injected until the stress-strain state of the soil is restored (RF patent No. 22595966, IPC 7 E02D 31/08, 31/10; dated 07.08.02 , published 02/10/2005, BI No. 4). In development of the invention, the authors developed a guidance document (STO 36554501-007-2006 Design and installation of a vertical or inclined geotechnical barrier by the method of compensatory injection. - M .: FSUE "Research Center" Building ", 2006, p.21), issued by NIIOSP named after N .M. Gersevanova. According to this STO (Section 4.23) it is proposed to maintain the injection pressure at the level of 0.3 ... 0.5 MPa, at the second and subsequent stages - 4 ... 5 MPa. The cement mortar is pumped using cuff technology reusable injection in 2 stages, initial all injectors of an odd row, then an even one, are treated in a straight way.The injector is a pipe with holes located in increments of 0.3 m in height, equipped with check valves to prevent groundwater and mortar from getting into the injector during cementation of adjacent levels. made in the form of a pipe with holes and two cuffs, above and below these holes.With a packer length of 0.5 m, a 0.3 m zone is injected at a time, then the packer is moved down along the injector by 0.3 m and the injection operation is repeated it’s hanging around. To flush the well after injection, at each position of the packer, 5 liters of water are pumped into the well. It is recommended to take the water-cement ratio of the injected solution in the range of 0.81 ... 2.
Это способ также не требует доступа к охраняемому сооружению, весьма тщательно проработан в деталях.This method also does not require access to the guarded structure, very carefully designed in detail.
Однако создание геотехнического барьера таким способом требует весьма высокой квалификации персонала, оснащения сложным измерительным инструментарием для контроля изменения напряженно-деформированного состояния грунта. При нагнетании цементного раствора под давлением 0,3…0,5 МПа уже на первом этапе заполнительной цементации создается горизонтальное давление 30…50 т/м2 в дополнение к бытовому давлению, действующему на конструкцию ограждения котлована. На втором и последующих этапах инъектирования (стадиях компенсационного нагнетания) избыточное давление может достигать 4…5 МПа (СТО 36554501-007-2006 Проектирование и устройство вертикального или наклонного геотехнического барьера методом компенсационного нагнетания, М., 2006, ФГУП "НИЦ "Строительство", п.3.19, с.21). Это СТО разработано в развитие способа устройства геотехнического барьера, защищенного патентом РФ №2245966. Давление 4-5 МПа (400…500 т/м2), действующее согласно закону Паскаля, во всех направлениях одинаково (в том числе, горизонтальном), не выдержит никакая конструкция ограждения котлована, даже стена в грунте. Проведение инъекции в 2 очереди: первоначально всех нечетного, затем четного рядов, не спасает положение, так как давление действует примерно одинаково во всех инъекторах всего ряда и создает по всей длине, по крайней мере с одной стороны котлована, огромное боковое давление (400…500 т/м2). Конструкция стены в грунте потребует значительного увеличения ее поперечного сечения, а значит и повышенного расхода материалов (арматуры и бетона), увеличения стоимости и усложнения конструкций крепления: распорок, раскосов, подкосов, анкеров. Высокое водоцементное отношения раствора и высокое статическое давление при нагнетании приводят к разрыву пластов грунта и распространению в эти разрывы закачиваемого раствора. Это приводит к разрушению массива связного грунта на отдельные блоки и ухудшению расчетных характеристик грунта на длительный период - до набора минимальной прочности цементным раствором. После прекращения подачи раствора, за счет малого содержания в растворе твердых частиц и большого содержания воды, СТО 36554501-007-2006 рекомендует для цементации В:Ц=0,81…2, твердые частицы оседают, а свободная вода фильтрует в грунт. Известно, что для протекания химических реакций в цементном растворе достаточно В:Ц=0,15…0,17, остальная вода, технологическая, требуется для обеспечения цементному раствору необходимых реологических свойств, перекачивания, протекания через отверстия в инъекторах, проникания между частицами грунта при цементации. Кроме воды, содержащейся в цементном растворе, в каждый инъектор для его промывки при каждом положении пакера, т.е. с шагом 0,3 м, в скважину нагнетается еще по 5 литров воды. Избыточная, не связанная вода, в первые минуты находящаяся под избыточным давлением, а затем под гидростатическим, фильтрует в более удаленные участки массива и в грунте остаются полости, заполняемые газом. Введение в раствор до 10% бентонита от массы цемента уменьшает водоотделение, но резко увеличивает сроки набора прочности цементным раствором. Прочность цементной корочки, покрывающей частицы грунта вокруг такой полости, непредсказуема. Создание в грунте площадей разрыва, заполненных (смазанных) цементо-бентонитовым раствором, на время до его затвердевания не просто снижает до нуля сцепление, а создает в грунте дополнительные площадки скольжения с отличной смазкой, вблизи глубокого котлована может спровоцировать его обрушение.However, the creation of a geotechnical barrier in this way requires a very high qualification of personnel, equipping with sophisticated measuring instruments to control changes in the stress-strain state of the soil. When injecting a cement mortar under a pressure of 0.3 ... 0.5 MPa, already at the first stage of filling cementation a horizontal pressure of 30 ... 50 t / m 2 is created in addition to the household pressure acting on the construction of the foundation pit fence. At the second and subsequent stages of injection (stages of compensatory injection), overpressure can reach 4 ... 5 MPa (STO 36554501-007-2006 Design and installation of a vertical or inclined geotechnical barrier by the method of compensatory injection, M., 2006, FSUE "Research Center" Building ", Clause 3.19, p.21) This SRT was developed to develop a method for installing a geotechnical barrier protected by RF patent No. 2245966. A pressure of 4-5 MPa (400 ... 500 t / m 2 ), acting according to Pascal’s law, is the same in all directions ( including horizontal), not you no construction of the foundation pit fence holds, even a wall in the ground.Injection in 2 stages: initially all odd, then even rows, does not save the situation, since the pressure acts approximately the same in all injectors of the entire row and creates along the entire length, at least with one side of the pit, a huge side pressure (400 ... 500 t / m 2). The construction of the wall in the ground would require a significant increase in its cross-section, and hence increased flow of materials (reinforcement and concrete), increasing the cost and complexity to struction mounting: struts, braces, braces, anchors. The high water-cement ratio of the solution and the high static pressure during injection lead to the rupture of the soil layers and the spread of the injected solution into these gaps. This leads to the destruction of the mass of cohesive soil into separate blocks and the deterioration of the design characteristics of the soil for a long period - until the minimum strength of the cement mortar. After stopping the flow of the solution, due to the low content of solid particles in the solution and the high water content, STO 36554501-007-2006 recommends for cementation B: C = 0.81 ... 2, solid particles settle, and free water filters into the ground. It is known that for chemical reactions in a cement mortar, B is sufficient: C = 0.15 ... 0.17, the remaining water, technological, is required to provide the cement mortar with the necessary rheological properties, pumping, flowing through holes in the injectors, penetration between soil particles when cementation. In addition to the water contained in the cement mortar, in each injector for washing it at each position of the packer, i.e. in increments of 0.3 m, another 5 liters of water is injected into the well. Excess non-bound water, which in the first minutes is under overpressure and then under hydrostatic pressure, filters into more distant parts of the massif and cavities filled with gas remain in the soil. The introduction into the solution of up to 10% of bentonite by weight of the cement reduces water separation, but dramatically increases the time required for the curing of cement. The strength of the cement crust covering the soil particles around such a cavity is unpredictable. Creation of fracture areas in the soil filled with cement-bentonite mortar (lubricated) for the time before it hardens not only reduces adhesion to zero, but creates additional sliding areas in the soil with excellent lubrication, which can provoke its collapse near a deep foundation pit.
Известно, что при бурении скважины большого диаметра даже при креплении стенок скважины обсадными трубами, а тем более при разработке грунта в глубокой траншее, стенки которой от обрушения удерживаются бентонитовым раствором, происходит разуплотнение прилегающего грунта. Использование специальных буровых растворов с утяжелителями, сложными и дорогостоящими добавками, позволяет снизить степень разуплотнения прилегающего грунта, однако, не может полностью его исключить, поэтому разуплотнение грунта неизбежно. Особенно опасно развитие разуплотнения грунта при устройстве стены в грунте вблизи охраняемых объектов (памятников архитектуры, ответственных сооружений и т.п.). Развитие разуплотнения грунта начинается от места производства работ (от пробуренной скважины, от вырытой траншеи для бетонирования очередной захватки стены в грунте) и постепенно распространяется на все большее расстояние. По глубине и ширине захватки степень разуплотнения так же различается и зависит от физико-механических характеристик грунта и его генезиса. Заполнение скважины или траншеи, выполненной для устройства стены в грунте, бетонной смесью приостанавливает развитие дальнейшего разуплотнения, но не может вернуть грунт в исходное состояние.It is known that when drilling a borehole of large diameter, even when fixing the walls of the borehole with casing pipes, and even more so when developing soil in a deep trench, the walls of which are kept from collapsing by bentonite mortar, there is a softening of the adjacent soil. The use of special drilling fluids with weighting agents, complex and expensive additives can reduce the degree of decompression of adjacent soil, however, cannot completely exclude it, therefore, soil softening is inevitable. Especially dangerous is the development of soil decompression when installing a wall in the ground near protected objects (architectural monuments, critical structures, etc.). The development of soil decompression begins from the place of work (from a drilled well, from a dug trench for concreting another wall grab in the soil) and gradually spreads over an ever greater distance. In terms of depth and width of the grapple, the degree of decompression also varies and depends on the physicomechanical characteristics of the soil and its genesis. Filling a well or a trench made for the construction of a wall in the ground with concrete mixture stops the development of further decompression, but cannot return the soil to its original state.
Разуплотнение грунта происходит так же при строительстве тоннелей, даже с обделкой, обжимаемой при ее монтаже в грунт.Densification of the soil also occurs during the construction of tunnels, even with lining, crimped during its installation in the ground.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности, качества и технологичности способа глубинного закрепления грунта, снижение трудоемкости обеспечения сохранности охраняемых зданий, расположенных в зоне влияния работ по устройству глубокого котлована, при минимальном расходе ресурсов и максимально возможном использовании свойств массива грунта.The objective of the present invention is to increase the reliability, quality and manufacturability of the method of deep fixing the soil, reducing the complexity of ensuring the safety of protected buildings located in the influence zone of the work on the device of a deep foundation pit, with a minimum consumption of resources and the maximum possible use of the properties of the soil mass.
Поставленная цель достигается следующим образом.The goal is achieved as follows.
Со стороны сохраняемого сооружения осуществляют глубинное компенсационное уплотнение грунта (т.е. уплотнение грунта воздействиями на последний внутри массива грунта) как перед началом строительства, для ликвидации ранее образовавшихся в массиве грунта зон аномально низкой плотности, так и созданных в процессе выполнения работ при строительстве подземного объекта, то есть зон технологически разуплотненного грунта (во всех случаях имеются в виду зоны грунта, аномально легко поддающиеся глубинному уплотнению, далее - зоны легкоуплотняемого грунта). В случае, если в массиве грунта останутся зоны пониженной плотности, недостаточно уплотненные при выполнении компенсационного уплотнения, то в результате наблюдений (мониторинга) за охраняемым зданием и при начале проявления осадок здания ликвидируют зоны пониженной плотности путем дополнительного уплотнения грунта основания предлагаемым способом.From the side of the preserved structure, deep compensation compaction of the soil is carried out (i.e., compaction of the soil by impacts on the latter inside the soil mass) both before construction, to eliminate previously anomalously low density zones formed in the soil mass, and created during the construction of the underground object, that is, areas of technologically uncompressed soil (in all cases, we mean soil zones that are abnormally easily amenable to deep compaction, further, zones that are easily densified th ground). In the event that low density zones remain in the massif of soil, insufficiently compacted during compensation compaction, as a result of observations (monitoring) of the protected building and at the onset of development, building sediments eliminate the low density zones by additional compaction of the base soil with the proposed method.
Для повышения эффективности каждого цикла глубинного компенсационного уплотнения грунта начинают уплотнение с выявления по глубине массива грунта зон легкоуплотняемого грунта путем фиксации координат точек, в которых при пробных импульсных воздействиях возникает провальное падение уровня пластичного твердеющего материала в устье скважины. Используемая при каждом пробном импульсном воздействии энергия преобразуется в конкретной точке по глубине разведочной скважины в другие ее виды и заведомо безопасна для охраняемого объекта. Вскрытые пройденной скважиной зоны, аномально легко поддающиеся уплотнению (зоны высокой уплотняемости соответствуют зонам низкой плотности, т.е. зонам легкоуплотняемого грунта), соединяются с поверхностью скважиной, по которой погружают инструмент, формирующий импульсы, и через которую в зону уплотнения поступает пластичный твердеющий материал под гидростатическим давлением. Последовательно, по глубине скважины в этих зонах осуществляют дискретные импульсные воздействия. Энергию, транспортируемую в зону локального глубинного уплотнения (зону легкоуплотняемого грунта) и преобразуемую там в другие ее виды, постепенно увеличивают с уровня, гарантированно безопасного на данной глубине уплотнения, до максимальной энергии, при преобразовании которой регистрируемые параметры динамического воздействия на охраняемое сооружение не превышают допускаемых нормируемых величин, например амплитуды скорости вертикальных и горизонтальных колебаний. To increase the efficiency of each cycle of deep compensation soil compaction, compaction is started by identifying the areas of easily compacted soil by the depth of the soil mass by fixing the coordinates of the points at which, during test impulse influences, a failure of the level of plastic hardening material occurs at the wellhead. The energy used during each test pulse exposure is converted at a specific point along the depth of the exploratory well into its other types and is obviously safe for the protected object. The zones uncovered by the well that are abnormally easy to compact (zones of high compaction correspond to zones of low density, i.e. zones of easily compacted soil) are connected to the surface of the well, along which the tool forming the pulses is immersed, and through which plastic hardening material enters the compaction zone under hydrostatic pressure. Consistently, in the depth of the borehole in these zones, discrete pulsed effects are performed. The energy transported to the zone of local deep compaction (zone of easily compacted soil) and converted there to its other types is gradually increased from the level guaranteed to be safe at this depth of compaction to maximum energy, during the conversion of which the recorded parameters of the dynamic impact on the protected structure do not exceed the permissible normalized values, for example, the amplitude of the velocity of vertical and horizontal vibrations.
Такой допустимой по уровню энергией обрабатывают каждую зону легкоуплотняемого грунта до достижения отказа уплотнения, при необходимости в скважину периодически добавляют пластичный твердеющий материал. Если охраняемое сооружение имеет фундамент, заглубленный в грунт, то чтобы его не травмировать, уплотнение грунта осуществляют в этих зонах, начиная от нижней, наиболее заглубленной точки охраняемого сооружения, т.е. от подошвы фундамента и дальше вниз. Разуплотнение грунта развивается постепенно от границы производства работ по устройству подземного объекта, ограждающих котлован конструкций и т.п., во все стороны, поэтому, чем позже будут начаты работы по глубинному уплотнению грунта в зонах потенциального технологического разуплотнения, тем больший объем работ придется выполнить по компенсации развившегося разуплотнения. Если позволяют условия организации работ на строительной площадке, то рекомендуется глубинное уплотнение начать уже через сутки после изготовления очередной захватки, когда бетон не только схватился, но уже набрал минимальную прочность, достаточную для восприятия нагрузок от щадящих импульсных воздействий. При этом расстояние, безопасное для свежеизготовленного в грунте элемента (захватки) конструкции строящегося подземного объекте, должно быть, как правило, не менее половины величины ее поперечного сечения. Для стены в грунте толщиной 600 мм это расстояние составит не менее 300 мм. Оперативно выполненное глубинное уплотнение грунта исключает дальнейшее развитие разуплотнения грунта в сторону охраняемого сооружения. На участке захватки строящегося подземного объекта глубинное уплотнение осуществляют с шагом, обеспечивающим взаимное перекрытие зон уплотнения (соответствующих зонам легкоуплотняемого грунта). Если условия организации работ на строительной площадке не позволяют выполнить компенсационное глубинное уплотнение в наиболее благоприятный период начала распространения разуплотнения в массив грунта, т.е. в ранний период твердения бетона ограждающей конструкции, то его можно выполнить позже. Однако может проявиться влияние разуплотнения грунта основания под охраняемым сооружением в развитии и превышении предельно допустимых для такого здания деформаций несущих конструкций здания, после чего нужны уже другие методы спасения охраняемого сооружения.Each zone of easily compacted soil is treated with such acceptable level energy to achieve compaction failure; if necessary, plastic hardening material is periodically added to the well. If the protected structure has a foundation buried in the ground, so as not to injure it, soil compaction is carried out in these zones, starting from the lowest, most buried point of the protected structure, i.e. from the bottom of the foundation and further down. Soil softening develops gradually from the boundary of the work on installing an underground facility, enclosing a foundation pit of structures, etc., in all directions, therefore, the later the work on deep soil compaction in areas of potential technological decompression will begin, the greater the amount of work will have to be done compensation for the developed decompression. If the conditions for organizing work at the construction site allow, it is recommended that deep compaction begin as early as a day after the manufacture of the next grab, when the concrete not only set, but already gained the minimum strength sufficient to absorb loads from gentle impulse effects. At the same time, the distance safe for the structural element of a newly constructed underground object freshly made in the ground should, as a rule, be at least half the size of its cross section. For a wall in soil with a thickness of 600 mm, this distance will be at least 300 mm. The promptly performed deep compaction of the soil eliminates the further development of decompression of the soil towards the guarded structure. At the capture site of the underground facility under construction, deep compaction is carried out in increments that ensure mutual overlap of the compaction zones (corresponding to the areas of easily compacted soil). If the conditions for organizing work at the construction site do not allow compensatory deep compaction during the most favorable period of the beginning of the expansion of decompression into the soil mass, i.e. in the early period of hardening of concrete walling, it can be done later. However, the effect of deconsolidation of the foundation soil under the guarded structure may manifest itself in the development and exceeding the maximum permissible deformations of the building supporting structures for such a building, after which other methods of rescue of the guarded structure are needed.
При использовании гибких, относительно тонкостенных конструкций в ограждении глубокого котлована, которые, в процессе разработки грунта каждого яруса, до установки раскрепляющих конструкций, могут деформироваться и в грунте со стороны охраняемого сооружения вызывать развитие зон повторного разуплотнения. Можно повысить жесткость ограждающей конструкции, например стены в грунте, традиционным путем, увеличив ее толщину с 600 мм до 1000 мм, что существенно удорожает строительство. Для сохранения толщины конструкции ограждения котлована предлагается выполнить уплотнение грунта внутри котлована, повысив плотность грунта в зоне развития разуплотнения (зоне легкоуплотняемого грунта), в уровне контакта стены в грунте с дном промежуточного котлована на глубину ниже дна промежуточного котлована каждого яруса на 1…6 поперечных сечений конструкции ограждения котлована в этом месте. Учитывая, что расход материалов при уплотнении грунта в дискретно расположенных скважинах значительно (в несколько раз) меньше расхода материала для повышения жесткости конструкции ограждения традиционным путем, можно допустить уплотнение грунта внутри котлована на глубину, соответствующую высоте разрабатываемого выше яруса. Для этого вдоль ограждающих конструкций котлована выполняют скважины, начиная со дна промежуточного котлована предстоящего разработке яруса, до глубины, соответствующей удвоенной высоте яруса, предстоящего разработке (одна высота - это глубина яруса разработки, здесь только проходится скважина, через которую подают твердеющий материал, и инструмент для уплотнения ниже расположенной части скважины, вторая высота - ниже дна предстоящего разработке яруса, предназначена для осуществления глубинного уплотнения с целью увеличения плотности и прочности грунта внутри котлована, в который защемляется ограждающая котлован конструкция после разработки грунта выше расположенного яруса). При многоярусной разработке глубокого котлована глубинное уплотнение внутри котлована может быть выполнено до его разработки, одновременно с работами по устройству ограждающей котлован конструкции, например стены в грунте. В этом случае грунт в зоне верхнего яруса разработки грунта не уплотняется. Ниже выполняют уплотнение грунта на глубину 1…6 поперечных сечений ограждающей котлован конструкции глубже проектного дна котлована, вдоль всего периметра котлована в зонах природной аномальной плотности грунта (зонах легкоуплотняемого грунта) и развившегося в результате выполнения работ по устройству крепления бортов котлована разуплотнения.When using flexible, relatively thin-walled structures in the fence of a deep foundation pit, which, during the development of the soil of each tier, before the installation of reinforcing structures, can be deformed in the soil from the side of the protected structure, cause the development of re-decompression zones. It is possible to increase the rigidity of a building envelope, for example, a wall in soil, in the traditional way, increasing its thickness from 600 mm to 1000 mm, which significantly increases the cost of construction. To preserve the thickness of the pit enclosure structure, it is proposed to perform soil compaction inside the pit, increasing the density of the soil in the decompression development zone (easily compacted soil zone), at the level of wall contact in the soil with the bottom of the intermediate pit, to a depth lower than the bottom of the intermediate pit of each tier by 1 ... 6 cross sections pit fence designs at this location. Given that the consumption of materials during compaction of soil in discretely located wells is significantly (several times) less than the consumption of material to increase the rigidity of the fence design in the traditional way, it is possible to allow compaction of the soil inside the pit to a depth corresponding to the height of the layer developed above the tier. To do this, wells are constructed along the pit enclosing structures, starting from the bottom of the intermediate pit of the upcoming development of the tier, to a depth corresponding to twice the height of the tier to be developed (one height is the depth of the development tier, here only the well passes through which the hardening material is supplied, and the tool for compaction below the located part of the well, the second height - below the bottom of the upcoming development of the tier, is designed for deep compaction in order to increase the density and the strength of the soil inside the pit, into which the enclosing foundation pit is pinched after excavation of the soil above the tier). In multi-tiered development of a deep foundation pit, a deep seal inside the foundation pit can be performed before it is developed, simultaneously with work on the construction of a structure enclosing the foundation pit, for example, walls in the ground. In this case, the soil in the area of the upper tier of soil development is not compacted. Below, soil compaction is performed to a depth of 1 ... 6 cross-sections of the pit enclosing the structure deeper than the design bottom of the pit, along the entire perimeter of the pit in areas of natural abnormal soil density (areas of easily compacted soil) and developed as a result of work on the device for fastening the sides of the pit of decompression.
Для целей глубинного уплотнения грунта могут использоваться различные методы уплотнения, например, импульсные механические воздействия на закачанный в скважину материал, микровзрывы зарядов взрывчатого вещества, гидравлические удары, электрические разряды высокого напряжения в конденсированной среде, разрушение мембран в сосудах, заполненных сжатыми газами, детонации смесей, содержащих окислитель и горючее или пары этих компонентов и т.д., а также комбинация любых сочетаний, в том числе упомянутых воздействий.For the purposes of deep soil compaction, various compaction methods can be used, for example, pulsed mechanical effects on the material pumped into the well, micro explosions of explosive charges, hydraulic shocks, high voltage electrical discharges in condensed matter, destruction of membranes in vessels filled with compressed gases, detonation of mixtures, containing an oxidizing agent and fuel, or a pair of these components, etc., as well as a combination of any combinations, including the above effects.
Интервал между импульсными воздействиями должен обеспечивать рассеивание в окружающем грунте энергии, выделившейся в предыдущем импульсе.The interval between pulsed actions should ensure the dissipation in the surrounding soil of the energy released in the previous pulse.
После устройства нескольких буросекущихся свай (диаметром 800 мм или, по крайней мере, одной захватки длиной 3 м стены в грунте траншейного типа толщиной 600 мм, из бетона класса по прочности на сжатие В30, пока разуплотнение грунта не распространилось в сторону охраняемого объекта на критическое для этого объекта расстояние) выполняют глубинное компенсационное уплотнение грунта со стороны охраняемого объекта по заявляемому изобретению. Обычно такое компенсационное уплотнение можно начинать уже через сутки после изготовления захватки стены в грунте, т.е. после набора материалом, из которого изготовлена стена в грунте, минимальной прочности. Для этого проходят, по крайней мере, одну разведочную скважину диаметром 80…135 мм на всю глубину возможного развития разуплотнения, которую определяют по данным инженерно-геологических изысканий. Минимальный диаметр разведочной скважины определяется условием размещения в ней устройства, которым осуществляют уплотнение грунта. Уплотнение грунта начинают выполнять от уровня подошвы фундамента охраняемого объекта до глубины возможного развития разуплотнения грунта. При этом дискретно воздействуют на грунт последовательными импульсами с энергией отдельного импульса, исключающей негативное воздействие на охраняемый объект, например, путем осуществления гидравлических ударов, микровзрывов или электрических разрядов в цементном растворе или в другом пластичном твердеющем материале. After the installation of several bisected piles (800 mm in diameter or at least one 3 m long wall grab in a trench-type soil 600 mm thick, made of concrete of compressive strength class B30, until the softening of the soil has spread towards the protected object to critical for this object distance) perform deep compensation soil compaction from the protected object according to the claimed invention. Typically, such a compensatory compaction can begin as early as a day after making a wall grab in the ground, i.e. after a set of material from which the wall is made in the soil, the minimum strength. To do this, pass at least one exploratory well with a diameter of 80 ... 135 mm to the entire depth of the possible development of decompression, which is determined according to engineering and geological surveys. The minimum diameter of the exploratory well is determined by the condition of placement of a device in it, by which soil compaction is carried out. Soil compaction begin to be performed from the level of the basement of the foundation of the protected facility to the depth of the possible development of unsealed soil. In this case, the soil is discretely acted upon by successive pulses with the energy of a single pulse, eliminating the negative impact on the protected object, for example, by performing hydraulic shocks, microexplosions, or electric discharges in a cement mortar or other plastic hardening material.
Из опыта проведенных исследований можно рекомендовать гарантированно безопасную для охраняемого здания энергию уплотнения в разведочных скважинах на уровне низа подошвы фундамента охраняемого здания не более 5 кДж. Каждый из этих импульсов воздействует на грунт в локальной области, размеры которой ограничиваются выделяемой энергией. После осуществления каждого импульса точку, в которой находится источник воздействия, смещают по глубине разведочной скважины на ~0,3…0,5 м. После каждого импульса продолжают фиксировать снижение уровня твердеющего материала в устье скважины. Устанавливают границы зон, при упомянутых воздействиях в которых происходит провал твердеющего материала, подтверждающий наличие зоны легкоуплотняемого грунта на этой глубине. Как показали исследования, после импульса в слое грунта с ненарушенной плотностью осадка раствора в устье скважины не превышает нескольких мм, в то время как при осуществлении импульса в зоне рыхлых, разуплотненных песков и в других зонах легкоуплотняемого грунта при динамическом воздействии осадка раствора в устье скважины от первого импульса превышает указанную, как правило, в 5-10 раз. Таким образом устанавливают границы всех зон легкоуплотняемого грунта. В каждой скважине подобные зоны могут находиться на разной глубине. После определения границ всех обнаруженных по глубине данной скважины зон легкоуплотняемого грунта приступают к глубинному уплотнению. From the experience of the research conducted, it is possible to recommend guaranteed seal energy in exploratory wells, which is guaranteed to be safe for the protected building, at the level of the bottom of the basement of the protected building is no more than 5 kJ. Each of these pulses acts on the soil in a local area, the size of which is limited by the released energy. After the implementation of each pulse, the point at which the source of exposure is located is shifted along the depth of the exploration well by ~ 0.3 ... 0.5 m. After each pulse, a decrease in the level of hardening material at the wellhead is continued to be recorded. The boundaries of the zones are established at the mentioned impacts in which a hardening material fails, confirming the presence of a zone of easily compacted soil at this depth. Studies have shown that after an impulse in a soil layer with an undisturbed density, the solution sediment at the wellhead does not exceed several mm, while during an impulse in the zone of loose, unconsolidated sand and other areas of easily compacted soil under dynamic action of the solution sediment in the wellhead, the first pulse exceeds the specified, as a rule, 5-10 times. In this way, the boundaries of all areas of easily compacted soil are established. In each well, such zones can be at different depths. After determining the boundaries of all zones of easily compacted soil detected by the depth of this well, they begin deep compaction.
На конструкциях охраняемого здания, как правило, на фундаменте и перекрытии последнего этажа устанавливают сейсмические датчики, с помощью которых фиксируют параметры воздействия на разных частотах. Нормами ограничиваются максимальные амплитуды горизонтальных и вертикальных скоростей колебаний фундамента и перекрытия верхнего этажа охраняемого здания. Начинают импульсное уплотнение с минимальной энергии, например, 5 кДж, фиксируют динамические воздействия на конструкциях охраняемого здания, сопоставляют с величинами, допускаемыми нормами, и принимают решение об увеличении энергии или продолжении уплотнения с минимальной энергией. После уплотнения самой верхней зоны легкоуплотняемого грунта (непосредственно под подошвой фундамента или в уровне подошвы фундамента) переходят к уплотнению грунта в ниже расположенной зоне легкоуплотняемого грунта. Энергию первого импульса сохраняют не выше максимальной энергии воздействия в зоне легкоуплотняемого грунта, расположенной выше, при которой динамические воздействия на охраняемое здание не превышали допустимого уровня энергии. После регистрации динамических воздействий на охраняемое здание при осуществлении импульсных воздействий на грунт в более глубоко расположенной зоне легкоуплотняемого грунта увеличивают энергию единичного импульса до уровня, при котором достигаются предельные величины воздействий на охраняемое здание. Таким образом, обрабатывая все зоны легкоуплотняемого грунта, выполняют глубинное компенсационное уплотнение грунта и исключают тем самым возможность дальнейшего развития разуплотнения в сторону охраняемого сооружения. Управляя выделяемой энергией, осуществляют щадящее уплотнение грунтового массива, поэтому абсолютно безопасное для охраняемого объекта. On the structures of the guarded building, as a rule, seismic sensors are installed on the foundation and the ceiling of the last floor, with the help of which the exposure parameters are recorded at different frequencies. Norms limit the maximum amplitudes of the horizontal and vertical velocities of the foundation and the overlap of the upper floor of the guarded building. Start pulse compaction with a minimum energy, for example, 5 kJ, record the dynamic effects on the structures of the guarded building, compare with the values allowed by the standards, and decide on increasing the energy or continuing the compaction with minimum energy. After compaction of the uppermost zone of easily compacted soil (directly under the base of the foundation or at the level of the base of the foundation), they proceed to compaction of the soil in the lower zone of easily compacted soil. The energy of the first pulse is stored no higher than the maximum impact energy in the area of easily compacted soil located above, at which the dynamic effects on the protected building did not exceed the permissible energy level. After registering the dynamic impacts on the guarded building during pulse impacts on the soil in a deeper located area of easily compacted soil, the energy of a single impulse is increased to the level at which the maximum impacts on the guarded building are reached. Thus, treating all areas of easily compacted soil, they perform deep compensation soil compaction and thereby exclude the possibility of further development of decompression towards a guarded structure. By controlling the released energy, they sparingly compact the soil massif, therefore it is absolutely safe for the protected object.
О степени эффективности уплотнения грунта в каждой локальной зоне легкоуплотняемого грунта, судят по достижению отказа, т.е. по прекращению уплотнения грунта при используемой энергии воздействия, что визуально оценивают по прекращению снижения (падения) в устье скважины уровня твердеющего материала. Безопасную энергию одиночного импульса определяют опытным путем, для чего начинают воздействия с заведомо безопасных энергий. Постепенно увеличивая энергию одиночного импульса регистрируют параметры динамических воздействий на несущих конструкциях здания, например, измеряя амплитуды скоростей вертикальных и горизонтальных колебаний фундаментов и верхнего перекрытия охраняемого объекта известными методами. Максимальная энергия одиночного импульса считается безопасной, если параметры колебаний, возникающих при ее преобразовании, приближаются к величинам, установленным в нормах, но не превышают их (например, МДС 12-23-2006 «Временные рекомендации по технологии и организации строительства многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в Москве», таблица 3). Пластичный твердеющий материал, заполняющий скважины, расходуется на заполнение локальной полости, образующейся в результате уплотнения грунта. Грунт уплотняют щадящим методом, в каждой отдельной локальной зоне легкоуплотняемого грунта, дискретно перемещая устройство, которым осуществляют уплотнение грунта, в выявленных зонах легкоуплотняемого грунта последовательно по всей глубине скважины, начиная от уровня заложения фундамента охраняемого сооружения, до глубин, где разуплотнение полностью отсутствует. После достижения отказа уплотнения грунта в одной зоне легкоуплотняемого грунта переходят к уплотнению другой зоны. Подобным образом обрабатывается весь массив, в котором могло наступить разуплотнение грунта в результате бурения или элевации грунта грейфером или другим механизмом при устройстве траншеи для стены в грунте. Для компенсационного уплотнения грунта используется цементный раствор или бетонная смесь с водоцементным отношением, достигающим 0,33…0,40, и добавкой суперпластификаторов. Такой материал, несмотря на импульсное воздействие, не разрывает пласты грунта, а только смещает грунт в стороны на 1…15 миллиметров при каждом импульсе, уплотняя грунт в локальной зоне легкоуплотняемого грунта. Устойчивость стенок образовавшихся полостей обеспечивается прочностью переуплотненного грунта и гидростатическим давлением твердеющего материала, заполнившим полость. Низкое В:Ц бетонной смеси и окружающий ее переуплотненный грунт исключают фильтрацию воды из объема твердеющего материала и его усадку. При глубинном уплотнении грунта по заявляемому способу исключается превышение бытового горизонтального давления на конструкции ограждения подземного сооружения, не ухудшаются строительные характеристики (свойства) грунта в призме обрушения, величины сцепления грунта не уменьшаются, не создается площадок скольжения, так как разрывы в слоях грунта не только отсутствуют, а их возникновение невозможно в принципе. В скважину не подается вода для промывки инструмента, инструмент очищается и промывается на поверхности после извлечения из скважины. Технология глубинного уплотнения и система контроля настолько проста, что для выполнения работ не требуются специалисты высокой квалификации.The degree of effectiveness of soil compaction in each local zone of easily compacted soil is judged by failure, i.e. the termination of compaction of the soil at the energy used, which is visually assessed by the termination of the decrease (fall) in the wellhead level of the hardening material. The safe energy of a single impulse is determined empirically, for which they begin to impact with obviously safe energies. Gradually increasing the energy of a single pulse, the parameters of dynamic effects on the supporting structures of the building are recorded, for example, by measuring the amplitudes of the velocities of vertical and horizontal vibrations of foundations and the upper overlap of the protected object by known methods. The maximum energy of a single pulse is considered safe if the parameters of the oscillations that occur during its conversion come close to the values established in the norms, but do not exceed them (for example, MDS 12-23-2006 “Temporary recommendations on the technology and organization of construction of multifunctional high-rise buildings and buildings -complexes in Moscow ”, table 3). Plastic hardening material filling the wells is spent on filling the local cavity formed as a result of soil compaction. The soil is compacted with a gentle method, in each separate local zone of easily compacted soil, discretely moving the device used to compact the soil, in the identified areas of easily compacted soil, sequentially throughout the depth of the well, starting from the foundation level of the protected structure, to depths where the decompression is completely absent. After the failure of compaction of the soil in one zone of easily compacted soil, they proceed to compaction of the other zone. Similarly, the entire massif is processed, in which soil decomposition could occur as a result of drilling or elevation of the soil with a grab or other mechanism when constructing a trench for the wall in the soil. For compensatory soil compaction, a cement mortar or concrete mixture with a water-cement ratio of up to 0.33 ... 0.40 and the addition of superplasticizers is used. Such material, despite the pulsed effect, does not break the soil, but only shifts the soil to the sides by 1 ... 15 millimeters with each pulse, compacting the soil in the local area of easily compacted soil. The stability of the walls of the formed cavities is provided by the strength of the re-compacted soil and the hydrostatic pressure of the hardening material filling the cavity. Low B: C of the concrete mix and surrounding re-compacted soil exclude water filtration from the volume of the hardening material and its shrinkage. When deep compaction of the soil by the present method eliminates the excess of household horizontal pressure on the fencing structure of the underground structure, the construction characteristics (properties) of the soil in the prism of collapse do not deteriorate, the adhesion of the soil does not decrease, slip areas are not created, since gaps in the soil layers are not only absent , and their occurrence is impossible in principle. Water is not supplied to the well for flushing the tool, the tool is cleaned and washed on the surface after being removed from the well. The deep compaction technology and control system are so simple that highly skilled specialists are not required to complete the work.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
На фиг.1 изображена разведочная скважина, по глубине которой выявляют верхние и нижние границы зон разуплотненного грунта (границы зон аномально легко уплотняющегося грунта при динамических воздействиях в дискретных точках по глубине разведочной скважины).Figure 1 shows an exploratory well, the depth of which reveals the upper and lower boundaries of the zones of unconsolidated soil (the boundaries of the zones of anomalously easily compacted soil during dynamic impacts at discrete points along the depth of the exploratory well).
На фиг.2 изображен фрагмент разведочной скважины с ушинением, сформировавшимся в неразуплотненном грунте, и характерной осадкой материала в устье скважины, израсходованного на заполнение этого уширения.Figure 2 shows a fragment of an exploratory well with peeling, formed in uncompressed soil, and a characteristic settlement of material at the wellhead spent to fill this broadening.
На фиг.3 изображен фрагмент разведочной скважины с ушинением, сформировавшимся в неразуплотненном грунте, и ушинением, сформировавшимся в разуплотненном грунте, с характерной осадкой материала в устье скважины, израсходованного на заполнение уширения в разуплотненном грунте.Figure 3 shows a fragment of an exploratory well with peeling, formed in uncompressed soil, and peeling, formed in uncompressed soil, with a characteristic settlement of material at the wellhead spent to fill up the broadening in uncompressed soil.
На фиг.4 изображена рабочая скважина, по глубине которой осуществляют глубинное компенсационное уплотнение грунта в пределах границ, установленных зон аномально легко уплотняющегося грунта при динамических воздействиях в дискретных точках по глубине разведочной скважины.Figure 4 shows a working well, in the depth of which a deep compensation compaction of the soil is carried out within the boundaries of the established zones of anomalously easily compacted soil under dynamic impacts at discrete points along the depth of the exploratory well.
На фиг.5 изображена рабочая скважина, по глубине которой осуществляют глубинное уплотнение грунта внутри котлована ниже дна промежуточного котлована в пределах глубины защемления ограждающей конструкции после разработки грунта верхнего яруса, т.е. на глубину 1…6 поперечных сечений ограждающей конструкции.Figure 5 shows a working well, the depth of which is deep compaction of the soil inside the pit below the bottom of the intermediate pit within the pinch depth of the enclosing structure after developing the soil of the upper tier, i.e. to a depth of 1 ... 6 cross sections of the building envelope.
На фиг.6 изображена рабочая скважина, по глубине которой осуществляют глубинное компенсационное уплотнение грунта в пределах границ вновь обнаруженных зон аномально легко уплотняющегося грунта при динамических воздействиях в дискретных точках по глубине, после разработки очередного яруса грунта в котловане и происходящих деформаций ограждающих конструкций.Figure 6 shows a working well, along the depth of which deep compensation compaction of the soil is carried out within the boundaries of the newly discovered zones of anomalously easily compacted soil under dynamic impacts at discrete points in depth, after the development of the next layer of soil in the pit and the ongoing deformations of the enclosing structures.
На фиг.7 изображены рабочие скважины, в которых осуществляют глубинное компенсационное уплотнение грунта в зоне разуплотнения, возникающих при проходке тоннеля.Figure 7 shows the working wells, which carry out deep compensation compaction of the soil in the area of decompression that occur during tunneling.
На чертежах обозначены, соответственно: 1 - подземная часть охраняемого здания (существующего) здания (сооружения); 2 - конструкция ограждения проектируемого подземного объекта: котлована (стена в грунте, буросекущиеся сваи, бурокасательные сваи, дискретно установленные сваи), обделки тоннеля; 3 - разведочная скважина, по глубине которой выявляют верхнюю и нижнюю границы зон разуплотненного грунта (границы зон аномально легко уплотняющегося грунта при динамических воздействиях в дискретных точках по глубине разведочной скважины); 4 - пластичный твердеющий материал; 5 - локальные уширения, получаемые в неразуплотненном грунте, от действия одного импульса в конкретной точке по глубине разведочной скважины 3; 6 - локальные уширения, получаемые в разуплотнением грунте, от действия одного импульса в конкретной точке по глубине разведочной скважины 3; 7 - зона разуплотненного грунта, в которой образуются уширения 6, сверху и снизу ограничена локальными уширениями 5; 8 - устье скважины; 9 - датчики, регистрирующие сейсмические воздействия на фундамент и верхнее перекрытие охраняемого здания (сооружения); 10 - дно проектируемого котлована; 11 - величина снижения уровня пластичного твердеющего материала 4 в устье разведочной скважины 3, характерная для образования уширения 5 от одного динамического импульсного воздействия в неразуплотненном грунте; 12 - величина снижения уровня пластичного твердеющего материала 4 в устье разведочной скважины 3, характерная для образования уширения 6 от одного динамического импульсного воздействия в разуплотненном грунте, в 5…10 раз превышающая осадку пластичного твердеющего материала, характерную для образования уширения 5 в неразуплотненном грунте; 13 - рабочая скважина, по глубине которой осуществляют глубинное компенсационное уплотнение грунта в пределах границ 7, установленных зон аномально легко уплотняющегося грунта; 14 - нижняя граница нижней зоны разуплотненного грунта, до которой может быть уменьшена глубина рабочей скважины; 15 - граница возможного разуплотнения грунта при устройстве подземного сооружения: ограждающей котлован конструкции или тоннеля, в песках зона разуплотнения, как правило, больше, в связных грунтах - меньше; 16 - дно промежуточного котлована; 17 - рабочая скважина внутри котлована, по глубине которой осуществляют глубинное уплотнение грунта ниже дна промежуточного котлована; 18 - глубина защемления ограждающей конструкции после разработки грунта верхнего яруса, эта глубина составляет 1…6 поперечных сечений ограждающей конструкции; 19 - граница расчетной (или фактической установленной по результатам мониторинга за перемещением контрольных марок) деформации конструкции 2 ограждения котлована; 20 - элемент крепления конструкции ограждения котлована (показана распорка, но может быть грунтовый анкер, подкос и т.п.); 21 - рабочая скважина, по глубине которой осуществляют глубинное компенсационное уплотнение грунта после обнаружения, в результате мониторинга, деформаций конструкций ограждения котлована; 22 - подземное сооружение (тоннель); 23 - скважины для глубинного уплотнения грунта в зоне влияния работ по проходке тоннеля; 24 - твердое покрытие проезжей части дороги (глубинное уплотнение выполняют для уменьшения влияния подземных работ на деформации покрытия дороги).The drawings indicate, respectively: 1 - the underground part of the protected building (existing) building (structure); 2 - the design of the fencing of the designed underground facility: the pit (wall in the ground, bisected piles, tilting piles, discretely installed piles), tunnel lining; 3 - exploratory well, the depth of which reveals the upper and lower boundaries of the zones of unconsolidated soil (the boundaries of the zones of anomalously easily compacted soil during dynamic impacts at discrete points along the depth of the exploratory well); 4 - plastic hardening material; 5 - local broadening obtained in uncompacted soil from the action of one pulse at a specific point along the depth of the exploratory well 3; 6 - local broadening obtained in softening the soil from the action of one pulse at a specific point along the depth of the exploratory well 3; 7 - a zone of decompressed soil, in which broadening is formed 6, above and below it is limited by local broadening 5; 8 - wellhead; 9 - sensors that record seismic effects on the foundation and the upper floor of the guarded building (structure); 10 - bottom of the designed foundation pit; 11 - the magnitude of the decrease in the level of plastic hardening material 4 at the mouth of an exploratory well 3, characteristic for the formation of a broadening 5 from one dynamic impulse action in uncompressed soil; 12 - the amount of decrease in the level of plastic hardening material 4 at the mouth of an exploration well 3, characteristic for the formation of broadening 6 from one dynamic impulse action in a unconsolidated soil, 5 ... 10 times greater than the sediment of plastic hardening material, characteristic for the formation of a broadening 5 in uncompressed soil; 13 - a working well, in the depth of which a deep compensation compaction of the soil is carried out within the boundaries of 7, established zones of abnormally easily compacted soil; 14 - lower boundary of the lower zone of decompressed soil to which the depth of the working well can be reduced; 15 - the boundary of the possible decompression of the soil during the construction of an underground structure: a structure enclosing a foundation pit or tunnel, in the sands the decompression zone is usually larger, in cohesive soils - less; 16 - bottom of the intermediate pit; 17 - a working well inside the pit, the depth of which carry out deep compaction of the soil below the bottom of the intermediate pit; 18 - the depth of jamming of the enclosing structure after the development of soil of the upper tier, this depth is 1 ... 6 cross sections of the enclosing structure; 19 - the boundary of the calculated (or actual established by the results of monitoring the movement of control marks) deformation of the structure 2 of the foundation pit fence; 20 - fastening element for the construction of the foundation pit fence (a spacer is shown, but there may be a soil anchor, strut, etc.); 21 - a working well, in the depth of which a deep compensation compaction of the soil is carried out after detection, as a result of monitoring, of deformations of the structures of the foundation pit fence; 22 - underground structure (tunnel); 23 - wells for deep soil compaction in the zone of influence of tunneling works; 24 - hard coating of the carriageway (deep compaction is performed to reduce the impact of underground work on the deformation of the road surface).
Предлагаемый способ охраны существующих сооружений, находящихся в зоне влияния работ, а именно в зоне возможного разуплотнения грунта основания охраняемых сооружений, возникающего при строительстве подземного объекта, реализуется следующим образом.The proposed method of protecting existing structures located in the zone of influence of the works, namely in the zone of possible decompression of the soil of the base of the protected structures that occurs during the construction of an underground facility, is implemented as follows.
Таким образом, в предложенном способе по сравнению с прототипом достигается более эффективное уплотнение, при меньшем расходе материалов, не требуется сложного оборудования для контроля изменения напряженно-деформированного состояния грунта.Thus, in the proposed method, in comparison with the prototype, a more effective compaction is achieved, with a lower consumption of materials, no complicated equipment is required to control changes in the stress-strain state of the soil.
По мере разработки грунта в котловане и монтажа элементов крепления стены в грунте (распорок, грунтовых анкеров, подкосов и т.п.) осуществляют контроль перемещений ограждающей котлован конструкции в сторону его центра. При развитии перемещений ограждающей котлован конструкции анализируют результаты этих измерений и, при необходимости, осуществляют дополнительное глубинное компенсационное уплотнение грунта в зонах возможного развития разуплотнений (т.е. зонах легкоуплотняемого грунта), по крайней мере, на глубину удвоенной толщины ограждающей котлован конструкции ниже уровня промежуточного дна котлована, ограничивая развивающееся разуплотнение, и увеличение пористости грунта путем уплотнения грунта и введения в образующиеся полости твердеющего материала.As the soil is excavated in the pit and the wall fastening elements are installed in the soil (spacers, soil anchors, struts, etc.), the movements of the enclosing foundation pit are monitored towards its center. With the development of movements of the enclosing foundation pit, the results of these measurements are analyzed and, if necessary, additional deep compensation compaction of the soil is carried out in areas of possible development of decompression (i.e., areas of easily compacted soil), at least to a depth of twice the thickness of the enclosing foundation pit below the intermediate level the bottom of the pit, limiting the development of softening, and increasing the porosity of the soil by compaction of the soil and introducing into the formed cavity a hardening Container material.
Как показали теоретические исследования, наряду с экспериментальным опробованием, грунт, окружающий локальную зону обработки, уплотняется, образующиеся при каждом импульсе микрокамуфлетные полости сразу же заполняются твердеющим материалом, непрерывно поступающим в зону обработки по скважине.As theoretical studies have shown, along with experimental testing, the soil surrounding the local treatment zone is compacted, the micro-camouflage cavities formed with each pulse are immediately filled with hardening material, which continuously enters the treatment zone through the well.
Разуплотнение грунта при устройстве ограждения котлована происходит не только со стороны охраняемого объекта, но и со стороны котлована. При этом грунт в зоне контакта с ограждающей конструкцией ухудшает свои первоначальные физико-механические строительные характеристики, учтенные при расчете устойчивости и деформаций ограждения. В результате разуплотненный грунт допускает большие деформации конструкций ограждения котлована, особенно глубоких, под действием сил бокового давления грунта в сторону котлована - за счет обжатия стеной в грунте пристенного слоя разуплотненного грунта. Поэтому, по мере разработки грунта в котловане, начиная по крайней мере со второго яруса, выполняют первичное глубинное уплотнение грунта вдоль ограждения со стороны (внутри) котлована, компенсируя разуплотнения грунта, вызванные производством работ по устройству крепления котлована. Шаг скважин, через которые производится глубинное уплотнение грунта, определяется опытным путем для каждого участка отдельно при производстве уплотнения в разведочной скважине.Unpacking of the soil during the excavation of the pit occurs not only from the protected object, but also from the pit. At the same time, the soil in the contact zone with the building envelope worsens its initial physical and mechanical construction characteristics, taken into account when calculating the stability and deformation of the fence. As a result, the unconsolidated soil allows large deformations of the pit enclosure structures, especially deep ones, under the influence of the lateral pressure forces of the soil towards the pit - due to the wall pressing in the soil of the wall layer of the unconsolidated soil. Therefore, as the soil is excavated in the pit, starting at least from the second tier, primary deep compaction of the soil is performed along the fence from the side (inside) of the pit, compensating for the softening of the soil caused by the work on the pit fixing device. The step of the wells through which deep compaction of the soil is performed is determined empirically for each site separately during compaction in the exploratory well.
Таким образом впервые представилась возможность с минимальными трудозатратами выполнить геотехнический барьер путем предложенного глубинного компенсационного уплотнения грунта импульсами.Thus, for the first time, it was possible to fulfill the geotechnical barrier with minimal labor costs by means of the proposed deep compensation compaction of the soil by pulses.
По заявляемому изобретению динамические уплотняющие воздействия производят только в локальных, предварительно обнаруженных зонах легкоуплотняемого грунта, не воздействуя динамическими импульсами за пределами границ зон легкоуплотняемого грунта. Тем самым минимизируется количество импульсов, необходимое и достаточное для уплотнения грунта. Для ликвидации разуплотнения грунт в ограниченных зонах легкоуплотняемого грунта в результате техногенного воздействия при строительстве подземного объекта (стены в грунте, тоннеля), а также других геотехнических работ или проявления природных явлений (в результате суффозии, карстовых провалов и т.д.), т.е. производят компенсацию развивающегося разуплотнения в локальных зонах.According to the claimed invention, dynamic sealing effects are produced only in local, previously detected zones of easily compacted soil, without being affected by dynamic pulses outside the boundaries of zones of easily compacted soil. This minimizes the number of pulses necessary and sufficient for compaction of the soil. To eliminate decompaction of soil in limited areas of easily compacted soil as a result of anthropogenic impact during the construction of an underground facility (wall in the ground, tunnel), as well as other geotechnical works or the manifestation of natural phenomena (as a result of suffusion, karst dips, etc.), etc. e. compensate for the developing softening in local zones.
По сравнению с известными техническими решениями предлагаемый способ по критериям стоимости, чувствительности и ответной реакции, стабильности достигаемых параметров является непревзойденным.Compared with the known technical solutions, the proposed method according to the criteria of cost, sensitivity and response, stability of the achieved parameters is unsurpassed.
Заявляемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, который заключается в расширении области применения глубинного уплотнения грунтов, управляемым компенсационным уплотнением грунта, в котором устанавливаются, а затем ликвидируются локальные зоны легкоуплотняемого грунта при минимальном воздействии на охраняемое сооружение, грунт и конструкции строящегося подземного объекта и при минимальном расходе ресурсов.The claimed invention ensures the achievement of a technical result, which consists in expanding the field of application of deep compaction of soils, controlled by compensatory compaction of the soil, in which local zones of easily compacted soil are established and then eliminated with minimal impact on the protected structure, soil and structures of the underground facility under construction and at a minimum expense. resources.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009116389/03A RU2405890C1 (en) | 2009-04-30 | 2009-04-30 | Method for depth compensation compaction of soil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009116389/03A RU2405890C1 (en) | 2009-04-30 | 2009-04-30 | Method for depth compensation compaction of soil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2405890C1 true RU2405890C1 (en) | 2010-12-10 |
Family
ID=46306465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009116389/03A RU2405890C1 (en) | 2009-04-30 | 2009-04-30 | Method for depth compensation compaction of soil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2405890C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523240C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Foundation with indicator of above norm deformations, sagging, dips in base |
| RU2543842C1 (en) * | 2013-11-29 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "МПО РИТА" | Ground anchor or drilling pile and manufacturing method of ground anchor or drilling pile |
| RU2569383C1 (en) * | 2014-12-23 | 2015-11-27 | Валерий Иванович Сергеев | Making of cutoff curtain in soil by directed blast injection process |
| RU2622054C2 (en) * | 2015-08-27 | 2017-06-09 | Игорь Яковлевич Харченко | Grout for compensation grouting in soils of bases while eliminating deformations of buildings and structures |
| CN108222015A (en) * | 2018-01-25 | 2018-06-29 | 天津大学 | A kind of device and method using active isolation pile control influence of foundation excavation |
| CN109653208A (en) * | 2019-01-07 | 2019-04-19 | 宁波工程学院 | Orientation constantly regulates and controls the isolation pile and method of displacement |
-
2009
- 2009-04-30 RU RU2009116389/03A patent/RU2405890C1/en active IP Right Revival
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523240C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Foundation with indicator of above norm deformations, sagging, dips in base |
| RU2543842C1 (en) * | 2013-11-29 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "МПО РИТА" | Ground anchor or drilling pile and manufacturing method of ground anchor or drilling pile |
| RU2569383C1 (en) * | 2014-12-23 | 2015-11-27 | Валерий Иванович Сергеев | Making of cutoff curtain in soil by directed blast injection process |
| RU2622054C2 (en) * | 2015-08-27 | 2017-06-09 | Игорь Яковлевич Харченко | Grout for compensation grouting in soils of bases while eliminating deformations of buildings and structures |
| CN108222015A (en) * | 2018-01-25 | 2018-06-29 | 天津大学 | A kind of device and method using active isolation pile control influence of foundation excavation |
| CN108222015B (en) * | 2018-01-25 | 2023-08-11 | 天津大学 | Device and method for controlling foundation pit excavation influence by adopting active isolation piles |
| CN109653208A (en) * | 2019-01-07 | 2019-04-19 | 宁波工程学院 | Orientation constantly regulates and controls the isolation pile and method of displacement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tan et al. | Deep excavation of the Gate of the Orient in Suzhou stiff clay: Composite earth-retaining systems and dewatering plans | |
| CN107542108B (en) | A kind of reverse construction method of building basement structure | |
| RU2405890C1 (en) | Method for depth compensation compaction of soil | |
| US6616380B1 (en) | Subterranean structures and methods for constructing subterranean structures | |
| RU2328577C2 (en) | Method of existing buildings and constructions protection | |
| CN112049105A (en) | Construction method for sealing and stopping water of tunnel diaphragm wall by water-rich sand layer mining method | |
| Lee et al. | Field load tests of geogrid encased stone columns in soft ground | |
| Pronozin et al. | Changes in soil properties at unloading of base of deep foundation pit | |
| Alainachi | Shaking Table Testing of Cyclic Behaviour of Fine-Grained Soils Undergoing Cementation: Cemented Paste Backfill | |
| Troughton | The design and performance of foundations for the Canary Wharf development in London Docklands | |
| Matos Fernandes | Deep urban excavations in Portugal: practice, design, research and perspectives | |
| CN114483169A (en) | Processing method suitable for local collapse of three-stacking system stratum tunnel | |
| Tan et al. | Challenges in design and construction of deep excavation for KVMRT in Kuala Lumpur limestone formation | |
| Rupam | A review on soil improvement techniques to mitigate liquefaction | |
| Ovchinnikova et al. | Design and technological methods for buildings and structures in bases and foundations | |
| Bogati | Ground Improvement by Jet Grouting Techniques | |
| RU2063077C1 (en) | Radioactive waste burial method | |
| RU79300U1 (en) | UNDERGROUND STRUCTURE DEVICE FOR THE CONSTRUCTION OF DENSE CITY BUILDINGS | |
| Savić et al. | Complexity of geotechnical problems in the process of revitalization of residential buildings | |
| RU79299U1 (en) | UNDERGROUND STRUCTURE DEVICE FOR THE CONSTRUCTION OF DENSE CITY BUILDINGS | |
| Masini et al. | incorporating Trenchless Technology Research | |
| Hussin | Compaction grouting | |
| Rampello et al. | Safeguarding of the Aurelian Walls at Porta Asinaria from conventional tunnelling | |
| Samokhvalov et al. | Experimental study results of the strip foundation fragment action underpinned by a drill-injection pile with widening low end | |
| Masini et al. | Effect of soil improvement on ground movements induced by conventional tunnelling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110501 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120720 |