Совершенствование технологии усиления грунтов оснований фундаментов зданий и сооружений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.08, кандидат технических наук Арсан Арсан

• Арсан Арсан
• кандидат технических наук
• 1992

Оглавление диссертации кандидат технических наук Арсан Арсан

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ причин деформации грунтов оснований 13 сооружений (виды деформации и причины их вызывающие). ^

1.2. Существующие методы закрепления грунтов и их анализ. ^

1.3. Основные характеристики грунтов подлежащих закреплению и их особенности.

1.4. Влияние планировочно-конструктивных решений фундаментов на метод закрепления грунтов.

Х.5. Постановка задачи исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРУНТОВ, МАТЕРИАЛОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОСНОВАНИЙ.

2.1. Исследование характеристик закрепляемых грунтов Сирии.

2.2. Анализ материалов химического закрепления грунтов.

2.3. Исследование технологических параметров закрепления грунтов.

2.4. Определение радиуса закрепления и давления нагнетаний.

2.5. Определение технических параметров закрепления.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

3.1. Определение влияния технологических параметров закрепления грунтов на процесс закрепления.

3.2. Поточная организация процессов закрепления грунтов.

3.3. Совершенствование технологического процесса закрепления грунтов.Ю

3.4. Внедрение результатов исследований.

3.5. Рекомендации по совершенствованию технологии закрепления грунтов основания зданий и сооружений.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННЫХ

РЕШЕНИЙ.

4.1. Общие принципы определения экономической эффективности.

4.2. Определение экономического эффекта разработанных решений и внедрение результатов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии усиления грунтов оснований фундаментов зданий и сооружений»

Доля капитальных вложений во многом будет определена этими задачами и превалировать над новьм строительством. Это оправдано и тем, что каждый рубль вложенный в реконструкцию окупается в 3-4 раза быстрее, чем новое строительство. Что составит около 232 млрд.руб. /14,16,23 /.В перспективных государственных планах развития Сирийской Арабской Республики (САР) также предусмотрено коренное техническое перевооружение и реконструкция действующего производства.Реконструкция и техническое перевооружение промышленности и всего народного хозяйства любой страны, включая и Сирию, закономерный процесс их поступательного развития.Реконструкция предприятий позволяет увеличить выпуск основной продукции и начать выпуск новой, более эффективной, улучшить условия труда рабочих без расширения производственных площадей с меньшими затратами и в более короткие сроки по сравнению с новым строительством. Так, например, расширение и реконструкция Ленинградского фарфорового завода им.М.В.Ломоносова позволили увеличить мощность предприятия на 48 /ь, производительность труда на 40,5 % при одновременном снижении затрат на I руб. готовой продукции до 18,1 % /15,42/. В то же время реконструкция промышленного предприятия представляет собой целую область строительного производства, требующую специальных знаний, определенных навыков и соответствующей подготовки рабочих для ведения подобного рода работ.Трудоемкость строительно-монтажных работ (СМР) при реконстб рукции и техническом перевооружении в 1,2-2 раза выше, чем при новом строительстве, что вызвано тем, что строителям приходится выполнять работы в условиях действующих цехов, в стесненшах условиях, иногда в старых, крайне неудобных для этого зданиях, а также выполнением ряда новых, непривычных для строителей работ по усилению, разрушению и разборке конструкций, для которых мало элективных машин и механизмов, а стесненность затрудняет применение имеющихся средств механизации, усложняет доставку материалов и конструкций к рабочим местам, пренятствует нормальному складированию их в зоне работ, ведет к увеличению затрат ручного ^руда Мз общего объема капитальных вложений на производство GMP при реконструкции и техническом перевооружении ©коло 34-S5 %/41/ приходится на работы по усилению оснований, конструкций и на монтаж-демонтаж. В то же время известно, что усиление конструкций позволяет получить зкономический е##ект около SO© тыс.руб. на I млн.руб. каиитального вложения /17,25/ . 1з всех работ при реконструкции усиление ©снований и фундаментов зданий и сооружений является одним из оеновннх и трудоемких. Нри ©том, усиление оснований и фундаментов производится практически во всех случаях надстройки, пристройки и расширении, увеличения грузоподъемности кранового оборудования, при производстве земляных работ вблизи фундаментов, строительства подземных сооружений и т.д. iro позволяет альтернативно решать вопрос усиления оснований или фундаментов и реже совместное усиление, так как усиление обычно требуется из-за недостаточной несущей способности грушра при данном размере площади опирания фундаментов. При этом необходимо либо усилить фундаменты (за счет увеличения площади их опирания или изменения конструктивной схемы,устройства мевду фундаментами связей, распорок, подведение дополнительных элементов под фундаменты), либо за счет увеличеняя несущей способности грунтов. Как показывает опыт производства работ, более эффективным и с большим диапазоном применимости является увеличение несущей способности грунтов основания одним из известных методов (химическое закрепление, обжиг грунта, устройство грунтосвай, буронабивные или забивные сваи и др) /3,19,33,46,68,73/.Характерной особенностью процесса усиления оснований существукщйх зданий и сооружений является необходимость его выполнения в крайне стесненной обстановке.Трудоемкость, стоимость и продолжительность работ по усилению оснований в значительной степени зависит от принятых методов производства работ, эффективности материала закрепления, применяемого оборудования.При современном строительстве существует ряд методов, позволяющих повысить несущую способность грунтов оснований еуществущйх сооружений и предания им водонепроницаемости. 1з этих методов в GHF как и в Оирии и в других странах широкое применение нашел химический метод закрепления грунтов оснований,/!, 4', 10, 24, 40, 54, 62, 82, 83, 89, 92,96, 100/ . т.е. преобразования строительных свойств грунтов химическим способом в их естественном залегании, что основано на взаимодействии между химическими растворами, введенными в грзшт и реакцией между химическим раствором и активной частью грунта. Закрепленный грунт приобретает прочность и долговечность/2, 27, 34, 51, 57, 67, 70 73, 78 /• Химическое закрепление грунтов в последние годы получило широкое использование в строительной практике как в СЙРР (самые большие объемы работ по химическому закреплению грунтов выполняется в СШГ , где ежегодно закрепляются около 500D0 м'^ просадочных лессовых грунтов и около 20000 м^ песчаных и насыпных грунтов/4, 82, 83 /) , так и за рубежом (ежегодно с помощью химического закрепления закрепляется около 20000 м® грзшта /82/ Применение разработаншлх способов закрепления грунтов в различных областях строительства позволяет значительно увеличить несущую способность основания под фундаментами существующих зданий или сооружений. Это особенно необходимо в связи с повьшением нагрузки на фундамент при реконструкции зданий, снижением прочностных свойств основания при подъеме уровня грунтовых вод или при нарушении технологических линий.Гречев, В.А.Губкин, А.А.Евдокимов, В.Ю.Зеленский, М.И.Ибрагимов, Селезнев, В.В.Сергеева, В.Л.Скрипко, В.Д.Топорков, В.В.Торгашов, А.Т.Черный, Л.И.Шувалов и другие ученые Советского Союза.В разработку методов усиления слабых грунтов внесли большой вклад советские ученые М.Ю.Абель /1,2 /, П.А.Коновалов, Б.И.Долматова /35,50 /, Ильичева, В.Б.Швец /92, 93 / .Наиболее важные разработки и внедрение способов закрепления грунтов в практику строительства проводятся институтами ВНИИОСП им.Н.М.Герсеванова Госстроя СССР, Ростовским ПромстройНИпроектом, Московским Государственным университетом им.М.В.Ломоносова, РГУ, НИИ Ленинграда, НИИ Ташкента, НИИ Киева, проектными и производственными организациями (В/О Гидроспецстрой, Гидроспецпроект, Фундаментпроект, Мосинжстрой, Укрвосток ГИИНГЙЗ г.Харькова и др.)/27,34,46,68,69,70,71, 77, 82, 89, 93 / и кафедрами вузов (ЛИСИ, КИСИ, ВИСИ, ХИСИ, ХЙИКС, ХИМЭСХ, ДИСИ, Ровенским ИВХИ). В этих организациях в последние годы разработаны ряд нормативных документов / 66,67,68,69, 70 /, Широкое, распространение различные способы закрепления грунтов получили за рубежом. В Японии, Франции, Великобритании, Италии, Швеции, ОШ и др. Созданы специализированные фирмы, занимающиеся вопросами закрепления грунтов. Ряд институтов Польши, Румынии и Германии ведут также разработки различных способов усиления грунтов. Например, во Франции значительный вклад в развитие теории и практики закрепления внесли работы Каррона, М.Дюрье, Г.Ka^aбeфop. Страна располагает специализированной организацией по закреплению грунтов. В лаборатории французских фирм "Солетанш" и "Набель-Бозел", а также американской фирмы "Алеклив" разработали новую рецептуру силикатного раствора, основанную на применении в качестве коагулянта этилацетата ("Солетанш"), гликсоля ("Нобель-Бозел") и формамида ("Алкалив") / 46, 65 /.Вопросами закрепления грунтов в Венгрии занимается целый ряд исследователей, в числе котррых, в первую очередь, следует отметить Каррой Сой, Петрашевича, Грещика и Калемана / 47 /.В Румынии Бухарестский НИИ гидротехники разработал технические инструкции по закреплению лессов и плывунов путем электросиликатизации. В этой области занимается Балли, Антонеску, Стакулеску, Диану и др. / 12 /.В Польше закреплением грунтов занимается Р.Цебертович, К.Целинский, Р.Малищ и др. /73/.В настоящее время в Германии при закреплении грунтов пользуются методом Йоде - однорастворимым способом силикатизации.В качестве коагулянта используют цементный шлак, а также фосфорную кислоту / 57 /.Для закрепления грунтов в США применяются цементные, цемент но-глинистые и силикатные инъекционные растворы, а также водные растворы смолы АМ-9, (АМ-9 - патентованный закрепляющий раствор фирмы "Америка Симнамед Компани", состоящий из а1фйламйда и метилендиакриламида). Большой вклад в развитие закрепления грунтов в США внесли Е.Ф.Хаузер, Е.М.Даненберг, И.А.Хогентоглер и др. /65,73 /.В советской и зарубежной научно-технической литературе, а также учебной литературе по основаниям и фувдаментам рассмотрены лишь физико-химический процесс закрепления, рецептура составов растворов и мало уделяется внимания технологии и организации процессов закрепления основания/10,11, 36, 57, 60, 64, 84 /.Однако методы закрепления грунтов разрабатываются без должной теоретической Пазы, на основе лишь ограниченных опытных данных, полученных эмпирическим путем. Такой подход нельзя признать достаточно обоснованным. В связи с этим разработка новых и совершенствование существующих методов закрепления грунтов, оборудования технология и организация работ по закреплению гр|щтов с целью снижения трудоемкости и продолжительности работ являются актуальными проблемами современной строительной и инженерногеологической практики. Для этого необходимо исследовать особенности производства работ по закреплению осно ваний, определить степень влияния различных факторов на-етй параметры, закрепления, С учетом вышеизложенного, целью настоящих исследований является создание модели оптимизации процесса закрепления грунтов оснований, позволяющей определить эффективные методы производства работ и технологические параметры. Ik Область исследований: основания промышленных, гражданских, гидротехнических и сельскохозяйственных зданий и сооружений.Рабочая гипотеза исследований: закрепление лессовых, глинистых и песчаных грунтов оснований на основе силикатных, карбомидных и аммиачных расвторов (силикатизации, смолизация и стабилизация) позволяв значительно снизить затраты труда, стоимость и время выполнения работ по закреплению.Основные применяемые методы исследований: системно-структурный анализ, математическое моделирование, вероятностно-статистический и др.

Заключение диссертации по теме «Технология и организация строительства», Арсан Арсан

Основные результаты исследований и разработок автором опубликованы в 7 статьях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Арсан Арсан, 1992 год

1. Абелев Ю.М., Абелев м.Ю. Основы проектирования и строительства на просадочных микропористых грунтах,- м.: стройиздат, 1968,- 165 с.

2. Абелев KJ.M.» Крутов в.И. возведение зданий и сооружений на насыпных грунтах.- м.: госстройиздат, 1962,- 145 с.

3. Акимов а.а. химические стойкие основания из закрепленного грунта,- В сб,: закреплением и уплотнение грунтов в строительстве: тезисы докладов на IX всесоюзном научно-техническом, совещании,- м.: Стройиздат, 1978,- С,40-42,

4. Арсан Арсан. повышение эффективности усиления оснований фундаментов реконструируемых зданий и сооружений, сборник научных трудов //эквномия материальных и энергетических ресурсвв в строительстве, киев, УМК. 1989.- С,4-9.

5. Балли p.f. результаты режима нагнетания закрепляющих жидкостей в грунт1 /irep. с румынского/ Изд-во института гидротехнических исследований. Бухарест, 1989. 12 с.

6. Баранов в.Н. Исследование прочностных свойств закрепленного силикатизацией лессового грунта: Автореф. дис. к.т.н.-ростов-на-дону, 1971.- 26 с.

7. Белостоцкий 0.Б., дамаскин Б.С'., Третяк Т.П. реконструкция промышленных предприятий.- киев: БуД1вельник, 1986. 144 с.

8. Беляков KJ.H., Резуник А.Ф., Федосенко Н.Н. Строительные работы при реконструкции предприятий.- м.: Стройиздат, 1986.-222 с

9. Беляков юр. и., романушко Е .Г. и др. средства механизации при реконструкции промышленных зданий,- киев: БУМвельник, 1987.- 142 с.

10. Беляков Ю.И., Снежко А.П. Реконструкция промышленных предприятий .-К.: Виша школа, головное изд-во, 1988, 255? с.

11. Бекетов А.К., Новоженин в.П. экономическая эффективность закЩрепления грунтов с использованием направленных разрывов.-// Страительное проектирование промышленных предприятий,- М.: 1981, № 5.- С.10-12.

12. Блескина Н.А., Федоров б.С. Глубинное закрепление грунтов синтетическими смолами,- м.t Стройиздат, 1980, 147 о.

13. Будников M.G., Недавний П.И., рыбальский В.И. Основы поточного строительства.- киев: гос.изд-во литературы по строительству и архитектуре УССР, 1981. 411 с.21. веселов в.А. преектирование оснований и фундаментов,- м.: Стройиздат, 1990, 303 с.

14. ВНИР, сб.В15, вып.2. устройство противофильтрационных завес, закрепление грунтов, понижение уровня грунтовых вод,-м.:Прейскурант, 1987, 44 с.

15. Гаевой А.Ф., ЗРан В.Д., Котляр н.И., пилигра мм с.С. Реконструкция промышленных объектов.- Харьков: 1990. вI с.2®. Гильман Я.Д., ГильманЕ.Д. усиление и восстановление зданий на лессовых просадочных грунтах.- м.: Стройиздат, 1989. 158 о.

16. ГОСТ 13079-81. силикат натрия растворимый,- м.: Изд-во Стандартов, 1983.

17. ГОСТ1 450-77. Хлористый кальций.- М.: 1978.

18. Губкина Д.Д., Арсан дрсан. эффективность уплотнения существующей застройки и материалы 31-й междунарддной научно-технической конференции. Сирия, г.лэтакия, 9-12 ноября 1991.

19. Губкин в.А., Газовая силикатизация; лессовых грунтво. двтореф. дис. канд.техн.наук.- м.: 1971,- 28 с.

20. Данилов Н.Н., Булгаков С.Н., Зимин м.П. технология и организация строительного производства.-М.: Стройиздат, 1988. 752 с.

21. Денисов в.И., кацов к.П. новая технология и оборудование для химического укрепления, сбор закрепления и уплотнение грунтов в отр-ве. Киев: БуД1вельник, 1974.- С.184-186.

22. Дидык в.П. Технология и организация ремонтно-строительного производства.-Киев: БуД1вельник, 1975. 255 с.

23. Дикмян л.Г. Организация жилищно -гражданского строительства. Справочник строителя.- м.: Стройиздат, 1990. 490 с.

24. Кезди д.А. Руководство по механике грунтов, применение механики грунтов в практике строительства /перев. с немец.- м.: Стройиздат, 1978. 239 с.

25. Кирнос В.М. Состояние договорных отношений при реконструкции промышленных предприятий.- м.: прошшленное строительство. 199I.- Л 10.- С.4-6.

26. Крлеениченко в.Г. технология монтажа металлических конструкций.- К.: Высшая школа, 1983. 208 с.50. коновалов п.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий.- М.: Стройиздат, 1988. 286 с.

27. Методические рекомендации по выбору технологии устранения проезд очное ти лессовых грунтов ш типа.- К.*. НШСКД981. 43 с.

28. Мулюков э.И. Из опыта химического закрепления грунтов в германии. основания, фундаменты и механика грунтэв. 1975. § 5.-С.44-45.

29. Налимов в.В. теория эксперимента.- м.: Наука, 1971. 280 с.

30. Основания и фундаменты, правила производства и приемки работ, СНИП У1-9-74- М.: Стройиздат, 1975. 96 с.

31. Основания, фундаменты и подземные сооружения . справочник проектировщика, /под ред.е .А.Сорочага/ .-М.: Стройиздат, 1985. 480 с.

32. Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к СНИП 3.02.01-83).- М.: Стройиздат, 1986. 566 с.

33. Пособие по химическому закреплению грунтов инъекций в промышленном и гражданском строительстве (к СНИП' 3.02.01-83).- М-: Стройиздат, 1986. 128 с.

34. Рекомендации по химическому закреплению лессовых грунтов /НИИОСП им.Н.М.Герсеванова.- М.: 1987. 44 с.

35. Ржаницын б.А. силикатизация песчаных грунтов.- м.: машстрой-издат, 1949. 143 с.

36. Ржаницын Б.А. химические закрепления грунтов в строительстве.-М.: Стройиздат, 1986. 263 с.

37. Райтман а.Р. деформации и повреждения зданий.- м.: Стройиздат, 1987. 158 с.

38. Смородинов м.и., ямандинов р.б. Из опыта устройства фундаментов и подземных сооружений в Японии.- основания, фундаментыи механика грунтов. 1980. $ 3.- С.27-28.

39. СНиП 3.02.01-83. Основания и фундаменты.- м.: Стройиздат,1983. 39 с.

40. СНИП 3.02.01-87. земляные сооружения, основания и фундаменты М.: Стройиздат, 1989. 14 с.

41. Цай Т.Н., лаврецкий JT.H., лейбман А.Е., Романова К.Г. Организация, экономика и управления строительством,- м.: Стройиздат, 1984. 367 с.91. цытович Н.А. Механика^ грунтов.- м.: Высшая школа, 1968. 258 с.

42. Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург л.К. Усиление и реконструкция фундаментов,- м.: 1985. 202 с.

43. Швец В.Б., Луиников в.В., швец н.С. Определение стриительных свойств грунтов, справочник пособие.- киев: БУД1вельник, 1981. 102 с.94. швиденко в.И. монтаж строительных конструкций.- к.: БУД1в ельник, 1973. 310 с.

44. Штоль Т.М., теличенко в.И., Феклин в.и. технология возведения подземной части зданий и сооружений.- м.: стройиздат, 1990. 286 с.

45. Юрданов а.П. Особенности глубинного обжига грунтов и перспективы его совершенствования,- м.: Основания, фундаментыф и механика грунтов. 1978. 6.- С.14-16.