Введение к работе
Актуальность темы. Реконструкция является одшім из магистральных направлений в области строительства. Ее объемы неуклонно возрастают. По своеіГ специфике проектирование и проведение работ при реконструкции существенно отличаются от процесса создания новых здашш и сооружений, что обусловлшает необходимость разработки и внедрения новых эффективных конструктивных и технологических решешш.
Реконструкция зданий и сооружений - это их переустройство с целью частичного или полного 'изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования, улучшеїшя застройки территорий. Она является частью общей реконструкции производственных предприятий или городского районного жилого массива, комплекса социально-бытовых, культурных учреждений.
Переустройство включает перепланировку и увеличение высоты поме-щеииЛ, усиление, частичную разборку и замену конструкций, а также надстройку, пристройку и улучшение фасадов зданий.
, Поиск и разработка новых конструктивных и технологических решений упрочнения основаній зданий и сооружении в различных грунтовых условиях должны базироваться на достаточно точном определеніпі несущей способности оснований и фундаментов реконструируемых зданий.
Связь работы. Работа связана с "Программой технического нормирования стандартизации Мшвістерства архитектуры и строительства Республики Беларусь" по блоку 5.01 " Основаній и фундаменты зданий и сооружений (Часть 1. Строительные нормы РБ - СНБ 5.01.05 "Основания и фундаменты здашш и сооружеїшй"; Часть 2. Пособие к строительным нормам "Геотехнические реконструкции оснований и фундаментов зданий и сооружений"), а также с темой НИР № ФН/97 Министерства архитектуры и строительства РБ "Провести исследования и разработать научные основы и технологию упрочнения оснований при геотехнических реконструкциях".
Целью диссертационной работы является выявление эффективных конструктивных и технологических схем инъекционного упрочнения грунтов в основаниях реконструируемых зданий и сооружений и осуществление прогноза изменения их несущей способности.
В связи с этим были поставлены и решены следующие задачи нсслсдовашпс
определение опытным путем распределявія плотностей и влажностей в песчаных и глинистых грунтах вокруг расширяющейся скважины при воздействии обуслошгенных инъекцией фильтрационных сил и при их отсутствии;
изучение условий возникновения контактной фильтрации и гидро-разрьшов в грунтах при инъекции цементного раствора в скважішьі;
установіїшж изменчивости деформационных и прочностных характеристик грунт»! при ихинъекционной опрессовке;
выявление эффективности различных коцструктпшплх и технологических схем инъекционного упрочнеіпія грунтов в основашшх. фундаментов;
разработка расчетных зависимостей н предложения по определению несущей способности упрочнешгых инъекцией грунтовых оснований.
Научная ношшш работы состоит в том, что в ней автором впервые на физических моделях исследованы зоны уплотнения и разуплотнения песчаных и глинистых грунтов вокруг скважин за счег пневматической и инъекционной опрессовки; выявлены особенности шменешш прочностных и де-формагнвных характеристик глиілістьіх грунтов при различных их состояниях по плотности и влажности в соответствующих зонах опрессовки вокруг расширяющихся скважин; на базе опытных данных предложены рекомендации по coBqiiuencTBOBaiuno технологических приемов инъекции при-усилении фундаментов и упрочнении их основании с учетом дренирующих свойств грунтов и повышенного водоцементного отношения зака-чшаемых растворов; исходя из результатов эксперименталыплх исследований уточнены расчетные схемы и предложены способы расчета несущей способности упрочненных инъекцией оснований.
Практическая значимость работы определяется широким кругом приложения рассмотренных задач при геотехішческцх реконструкциях с использованием буроинъекционнои технологии. Использование рекомендаций по совершенствованию приемов инъекции и предложенные расчетные зависимости позволят реализовать основную цель диссертациоїшьіх исследований по совершенствованию и повышению эффективности конструктивных и технолопмеских схем штьекционного упрочнения грунтов в основаниях реконструируемых зданий и сооружений, а также прогнозированию изменения их деформятивности и несущей способности.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований использованы при геотехнических реконструкциях четырех объектов в Минске, Гродно, Несвиже, Копыле. За счет цементационного упрочнения оснований и усиления существующих фундаментов при полощи буроинъекционшых свай удалось ускорить строительные работы нулевого цикла на первом объекте, предотвратить аварийное состояние жилого дома во втором случае, избежать необходимости возведения нового здания котельной, обеспечив возможность нормальной эксплуатации дефррмироваїшого существующего, и обеспечить сохранность архитектурного памятника XVIII века в третьем случае. При этом в последнем случае были ускорены геотехштческие работы, причем их удалось выполнить, избежав трудоемких ручных процессов при расположении сетей высоковольтных кабелей и водопровода в непо-
средствешюіі близости от здания. Результаты исследоваїиії нашли отра-жешіе в курсовых и дипломных проектах студентов, принимавших участие при проведении лабораторных и полевых опытных работ.
Экономическая значимость получашых результатов выражается в сни-жешш трудозатрат, стоимости и расхода материалов, а также применении более безопасных приемов производства работ по сравнению с традиционными решениями реконструкции оснований и фундаментов. Параллельно решаются вопросы охраны окружающей среды, поскош.ку исключаются большие раскопки и разборки конструкций в условиях действующих предприятий и стесненной городской застройки.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
экспериментальные данные о распределешвт плотностей и влажностей в сыпучих и связных грунтах вокруг расипіряощеися скважины при воздействии обусловленшлх инъекцией фильтрационных сил и при их отсутствии;
опытные дашшіе о возшшювенИи контактной фильтрации и гидро-разрьшов в грунтах при иньекцші цементного раствора в скважины;
—„выявлешше экспериментально зависимости изменений деформационных и прочностных характеристик глинистых грунтов при различных их состоящих по плотности и влажности в соответствующих зонах олрессов-ки при инъекции цементного раствора в скважины;
предлагаемые рекомендации по совершенствованию технологических приемов инъекции при усилении фундаментов и упрочнении их оснований с учетом фильтрационных свойств грунтов и Повышенного водоцементно-го отношения закачиваемых цементных растворов;
разработанные расчетные зависимости по определению несущей способности упрочнешплх шгьекцнен грунтовых оснований.
Личный вклад соискателя в разработку положении, і вложенных в дне-серташш, н получеіше результатов выразился:
в проведенном им. анализе литературных источников по вопросам усиления фундаментов и упрочнения оснований;
в выполненных им орипшальных экспернмеипгальных исследованиях изменчивости свойств грунтов в зоне цх шгьекционного упрочнения цементацией;
в натурных ц м&чомасштабных опытах по определешпо деформа-тивности и цесущей способности оснований фундаментов при их инъекционном упрочнении. В натурных опьггах принимал участие совместно с научным руководителем и сотрудниками кафедры;
в разработке предложений, по, совершенствояаншо техцолопш инъекции цементного раствора в буровые скважйвд при упрочнешщ грутггов основания с учетом цх фшїьтрационіїьіх свойств;
— в обосновании расчетные моделей и разработке способа расчета ,
несущей способности упрочненных бурошгьекционными сваями оснований реконструируемых фундаментов.
Апробация результатов исследований. Материалы исследований заслушивались на заседаниях кафедры "Геотехника и экология в строительстве", докладывались и получили одобрение на научно-технической конференщщ профессорско-преподавательского состава Белорусской государственной политехнической академии (1996 г.), а также на Международной" конференции по фуіщаментостроению (Брно, 1994 г.).
Опублнковашюаъ результатов. Основные положешга были опубликованы в журнале "Ариггектура и строительство Беларуси" (Минск, 1994, № 5-6), а также в сборниках докладов международных конференций "Механика - 95" (г.Минск,1995 г.) и "Фундаментостроешіе - Брно " (г. Брно, 1994 г.).
Структура и объем дассертаїшшшой работы. Диссертация состоит из введения, общей харакіеристіїки работы, четырёх глав, выводов, списка использованной литературы, включающего 76 наименований, двух приложений. Объем диссертации 196 стращщ, из них 100 страницы машинописного текста, 36 таблиц, 75 рисунков и 39 страниц приложений.