Введение к работе
Актуальность работы. При строительстве зданий и сооружений повышенной этажности, возводимых на структурно-неустойчивых и слабых водонасыщенных грунтах, в последнее время применяются плитные фундаменты, основания которых закрепляются различными методами. Одним из распространенных является способ армирования основания элементами из цементогрунта через направленные гидроразрывы. Согласно ТСН 50-306-2005 Ростовской области «Основания и фундаменты повышенной несущей способности», при укреплении грунта таким способом в основании плитных фундаментов нагнетание растворов рекомендуется вести через трубки, устанавливаемые в теле фундамента.
Однако данный способ обладает рядом технологических затруднений, связанных с погружением инъектора и нагнетанием раствора, контролем качества закрепленного массива под плитными фундаментами. Метод проектирования армированного основания недостаточно теоретически обоснован и экспериментально подтвержден.
Цель диссертационной работы – разработка эффективных способов усиления основания плитных фундаментов структурными элементами из цементогрунтового камня через направленные гидроразрывы, контроля качества закрепленного массива и методов проектирования оснований, армированных регулируемыми пространственными структурами.
Задачи исследования
-
Разработка новых способов закрепления оснований элементами из цементогрунта.
-
Разработка способа образования замкнутых, жестких и надежных пространственных структур из цементогрунта.
-
Разработка способа контроля качества цементогрунта под плитными фундаментами.
-
Отработка технологии нагнетания крепящих растворов через направленные разрывы с использованием разработанных способов в полевых условиях.
-
Исследование влияния параметров закрепления на напряженно-деформированное состояние армированного основания.
-
Установление аналитической зависимости между деформацией основания, усиленного структурными цементогрунтовыми элементами, и параметрами закрепления.
-
Апробация разработанных способов и методики проектирования в практике закрепления грунтов реальных объектов.
Достоверность исследования подтверждается результатами численных и полевых исследований оснований, армированных элементами из цементо-грунта, а также сопоставлением их с теоретическими данными и натурными наблюдениями.
Научная новизна работы
- разработан на уровне изобретения способ создания гидроразрывов и устройство для его осуществления;
- разработан на уровне изобретения способ усиления водонасыщенных грунтов и устройство для его осуществления;
- предложен на уровне изобретения способ создания в грунтовом массиве регулируемых пространственных структур из твердеющего материала;
- разработан на уровне изобретения способ контроля качества цементогрунта по пробам нарушенной структуры;
- в численных экспериментах с использованием ПК «ANSYS» изучено НДС армированного основания под плитными фундаментами;
- на основе экспериментальных и теоретических исследований даны предложения по проектированию и устройству оснований, армированных структурными элементами.
Практическое значение и внедрение результатов. Разработанные способы подготовки основания армоэлементами из цементогрунта внедрены при укреплении оснований зданий и сооружений в Южном федеральном округе и позволили существенно сократить сроки строительства и получить значительный экономический эффект. Способ контроля качества цементогрунта по пробам нарушенной структуры позволил снизить стоимость работ, сократить сроки их выполнения, расширить диапазон определяемых характеристик. Наблюдения за построенными зданиями показали, что их осадки значительно меньше допустимых и обеспечена эксплуатационная надежность.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались:
- на Международных научно-практических конференциях «Строительство» (Ростов-на-Дону, 2004-2011);
- на Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию БашНИИстроя (Уфа, 2006);
- на Юбилейной конференции, посвященной 50-летию РОМГГиФ (Москва, 2007);
- на Международной конференции по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство» (Москва, 2010);
- на Российской научно-технической конференции, посвященной памяти профессоров Ю.Н. Мурзенко и А.П. Пшеничкина «Актуальные проблемы фундаментостроения на юге России» (Новочеркасск, 2010).
Разработанные способ подготовки основания и устройство для его осуществления удостоены бронзовой медали на «VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций».
На защиту выносятся
-
Способы усиления основания элементами из цементогрунтового камня через направленные гидроразрывы.
-
Способ контроля качества закрепленного массива.
-
Способ создания в грунтовом массиве регулируемых пространственных структур из твердеющего материала.
-
Результаты полевых экспериментов.
-
Результаты численных исследований оснований, усиленных регулируемыми пространственными структурами, с использованием программного комплекса “ANSYS”.
-
Методика определения оптимальных параметров регулируемых пространственных структур из цементогрунта.
Публикации. Материалы исследований опубликованы в восемнадцати печатных работах, две из которых – в изданиях, определенных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения (общих выводов), списка использованных источников, включающего 126 наименований. Полный объем диссертации - 189 страниц, включая 77 рисунков, 23 таблицы.
