СТАБИЛИЗАЦИЯ И УКРЕПЛЕНИЕ СЛАБЫХ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТОВ С ПОМОЩЬЮ ГРУНТОВЫХ (ЩЕБЕНОЧНЫХ) СВАЙ

Слабый водонасыщенный грунт в фундаменте здания или сооружения является одной из наиболее серьезных проблем, возникающих в процессе проектирования и строительства. Очень важную роль играет правильная и более точная оценка влияния слабых грунтовых масс на проектируемый объект. В связи с этим особое внимание необходимо уделить инженерно-геологическим изысканиям на строительной площадке.

Низкие прочностные характеристики, сильная сжимаемость и большая продолжительность осадки здания являются ключевыми характеристиками, которые необходимо принимать во внимание при проектировании зданий на слабых водонасыщенных грунтах (глинистых в особенности).

Чаще всего слабые водонасыщенные грунты не могут быть использованы в качестве оснований для зданий и сооружений без предварительных мероприятий по укреплению грунтового массива. От правильности выбранного и разработанного метода укрепления зависит дальнейший процесс строительства и эксплуатации проектируемого объекта, так как неточности могут привести к значительным деформациям грунта и, как следствие, к нарушению работы строительной конструкции и аварийным ситуациям.

За время существования данной проблемы были разработаны различные методы для её решения: устройство песчаных подушек, замена слабых грунтов, устройство песчаных свай и различных дренажей с пригрузочной насыпью, закрепление грунта с помощью струйной цементации.

В статье рассматривается вариант укрепления водонасыщенных грунтов при помощи современного прогрессивного метода устройства грунтовых щебеночных свай, который повышает прочностные характеристики грунтового массива. Также сваи выполняют функцию дренажа, что значительно ускоряет процесс консолидации фундамента и прохождения прогнозируемых осадок.

Щебеночные сваи - это грунтовые сваи, которые устанавливаются через слабые слои грунта с целью уплотнения и передачи нагрузки на более прочные слои грунта. Сваи формируются путем погружения в грунт виброзонда, в последствии чего образуется скважина и в неё нагнетается щебень. Щебень замещает слабый грунт, вытесняя и уплотняя его, что приводит к значительному улучшению прочностных и деформационных характеристик грунтового массива, в пределах которого осуществляется укрепление.

Кроме того, щебеночные сваи-колонны работают как обычные грунтовые дрены, что приводит к значительному сокращению сроков консолидации при залегании насыщенных глинистых грунтов в фундаменте будущего здания.

Данная технология хорошо подходит для улучшения характеристик почвенного массива, сложенного такими типами грунтов, как пески, супеси, суглинки и глины.

Технологический процесс устройства щебеночных свай состоит из следующих этапов:

- глубинный вибратор погружается под воздействием вибрации и воздуха. При необходимости глубинный вибратор погружают с помощью воды под давлением для прохождения плотных слоев (рис. 1, I);

- щебень нагнетается через специальный привод вдоль вибратора под давлением сжатого воздуха (рис. 1, II);

- глубинный вибратор совершает возвратно-поступательные движения, уплотняя щебень и постепенно формируя тело сваи при движении вверх (рис. 1, III).

При устройстве данных свай используется специальное оборудование, так называемый виброзонд - глубинный вибратор, причем тип виброзонда выбирается в зависимости от поставленной задачи. Для подачи уплотнительного материала под нижний конец оборудования к вибратору крепится специальный привод.

Рисунок 1. Последовательность устройства щебеночных свай

Подконструкцию, расположенную на грунте, укрепленном щебеночными сваями, следует рассматривать как фундамент на грунтовом основании с учетом физико-механических характеристик укрепленного грунтового массива.

Использование метода усиления слабых грунтов щебеночными сваями имеет следующие преимущества:

- снижение величины деформаций грунтового массива в несколько раз;

- значительное сокращение сроков консолидации грунта;

- повышение устойчивости к разжижению слабых грунтов при динамической нагрузке за счет увеличения их плотности и прочности;

- использование в строительстве транспортных, промышленных, гражданских и гидротехнических сооружений.