Введение к работе
Актуальность темы. Ошибки, допущенные при инженерно-геологических изысканиях, проектировании и строительстве, а также недостаточно обоснованные нормы проектирования оснований,существовавшие -в 80-е - 60-е годы, явились основными причинами массовой деформации зданий и сооружений на лессовых грунтах как I, так и П типа по прссадочности при их техногенном за-ыачивании.
В настоящее время остро стоит вопрос о разработке надеиных-способов усиления оснований зданий и сооружений на лессовых проселочных грунтах с целью предотвращения развития в конструкциях этих зданий прогрессирующих деформаций аварийного характера, а . также для выполнения работ по реконструкции.
Исследования Б.Е.Соколовича, Б.А.Ржаницына, В.П.Ананьева, _ А.К.Бекетова, Ю.А.Грачева, М.Н.Ибрагимова, Б.Н.Исаева, В.И.Сергеева, Л.Е.Шуваловой и др. показали, что одним из наиболее эффективных методов усиления"оснований на лессовых проселочных грунтах является инъекционный способ силикатизации. В основании деформированных зданий эффективность данного способа ограничена повышенной влажностью и пониженной проницаемостью лессового грунта для силикатного раствора, а также снижением химической активности грунта в пределах зон локального замачивания.
Известные методы интенсификации способа силикатизации практически не используются в практике химического закрепления,главным образом, из-за высокой стоимости или дефицита необходимых материалов и оборудования. Выполнение инъекционных работ в основании существующих зданий и сооружений при недостаточной эффективности способа силикатизации приводит к уменьшению прочностных и деформационных характеристик закрепленного грунта, снижению радиуса закрепления и может быть причиной-увеличения осадок фундамен-
тов, которое отмечали Ю.М.лоелев. Б.Ф.Галай, А.АЛ.'усаэлян, Л.В. "аврусевич, А.Ф.Селезнев, В.И.Сергеев, В.А.Королев на ряде объектов в Одессе, Георгиевске, Душанбе и Херсоне.
Цель диссертационной работы заключается в разработке методов усиления оснований зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах инъекцией силикатного раствора, в том числе в случаях, когда грунты характеризуются повышенной естественной влажностью, пониженной проницаемостью или химической активностью. Для достижения названной цели в работе поставлены следующие задачи:
разработать метод усиления оснований зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах инъекцией силикатного раствора повышенной температуры. Исследовать влияние температуры силиката натрия на технологический режим инъекции и параметры закрепления;
разработать метод усиления оснований зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах инъекцией силикатного раствора с добавкой неорганических солей, позволяющий повысить прочностные характеристики силикатизированного грунта и увеличить его водостойкость. Установить оптимальную рецептуру закрепляющего раствора в условиях различной химической активности и влажности лессовых грунтов;
обосновать методику определения оптимальной (критической) плотности силиката натрия, которой соответствует полное отсутствие дополнительных осадок фундаментов в пегиод выполнения инъекционных работ;
установить оптимальную технологическую последовательность производства работ, минимизирующую неравномерные дополнительные осадки фундаментов в период инъекции для обеспечения устойчивости существующих зданий и сооружений в этот период;
- разработать метод усиления оснований зданий и сооружений ' на лессовых просадочных грунтах инъекцией силикатного раствора с использованием интенсивной технологии производства работ.
Научная нови'З на работы заключается в том, что впервые исследовано влияние температуры силиката натрия на технологический режим инъекции и параметры закрепления; в результате изучения зависимости механических характеристик закрепленного грунта, интенсивности фильтрационного эффекта и радиуса закрепления от температуры силиката натрия определена оптимальная температура инъекции.
Установлено, что эффективными химическими добавками в силикат натрия, позволяющими повысить прочность и водостойкость закрепленного грунта, являются неорганические соли - фтория натрия, хлорид железа, оксалат аммония. Определена оптимальная рецептура закрепляющего раствора с использованием добавок в условиях различной химической активности и влажности лессового грунта.
Разработана методика определения "критической" плотности сили
ката натрия, позволяющая определить технологические параметры инъ
екции, при которых исключаются дополнительные осадки фундаментов
в период производства инъекционных работ. ,
Впервые при обработке на ЗВМ результатов крупномасштабного эксперимента получена математическая модель, описывающая изменение осадок фундаментов зданий и сооружений в период инъекции и позволяющая на этапе проектирования произвести приближенный расчет их величины. На основании исследования зависимости величины неравномерности осанок фундаментов в период инъекции от различных влияющих факторов обоснована схема закрепления, которой соответствует минимальная неравномерность осадки здания при выполнении работ по химическому закреплению.
В результате объединения ускоренного способа силикатизации и способа, основанного на использовании закрепляющего раствора повышенной температуры, впервые предложена интенсивная технология производства работ, позволяющая увеличить радиус'закрепления и сократить время инъекции.
Диссертационная работа являлась частью исследований, выполненных по плану НИР института "Ростовский Промстройниипроект" в соответствии с госзаказом номер 06-0340-88.
Практическое значение и внедрен ние результатов работы. Результаты исследований позволяют значительно расширить область применения силикатизации в неблагоприятных инженерно-геологических условиях (при повышенной влажности, пониженной проницаемости и химической активности лессовых грунтов), которые характерны для оснований большинства деформированных объектов; улучшить прочностные и деформационные характеристики силикатизированного грунта; увеличить радиус закрепления; уменьшить расход силиката натрия и стоимость химического закрепления. Разработана методика определения технологических параметров инъекции, при которых исключаются дополнительные осадки фундаментов в период производства инъекционных работ, что особенно важно при усилении оснований аварийных объектов.
Обоснована схема закрепления, которой соответствует минимальная неравномерность осадки здания, а также метод расчета величины дополнительной осадки при выполнении работ по химическому закреплению в случае, когда рабочая плотность силиката натрия назначается ниже критического значения.
Разработаны "Рекомендации по применению методов интенсификации однорастворной силикатизации лессовых просадочных грунтов" -(в дополнение к СНиП 2.02.01-63), включающие все основные резуль-
тата выполненных исследований.
Экономический эффект от внедрения технологии закрепления лессовых грунтов силикатными растворами повышенной температуры составил 849,4 тыс.руб. за счет сокращения объема буро инъекционных работ (в ценах 1984 г.). Внедрение новых составов двухкоыпснентных силикатных растворов, а также технологии закрепления оптимальной (критической) плотностью силиката натрия позволило получить экономический эффект в размере 50 тыс.руб. при экономии 196 г жидкого стекла, 266 т арматуры, 67 ыЗ монолитного бетона и 366 т цемента.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены и одобрены на областных конференцих НТО стройиндуст-рии (Ростов-на-Дону,1987,1988), конференциях молодых ученых и аспирантов МГУ (Москва,1988,1989), научно-практическом семинаре "Проблемы механики грунтов, фундаментостроения и охраны геологической среды" (Сочи,1989).
Публикации . По теме диссертации опубликовано 9 работ. Методики, разработанные в диссертации-, позволили обосновать, заявку № 5023052/33 (решение о выдаче патента .от 9.03.93 г.).
Объем работы. Диссертация состоит из введения , 5 глав, выводов, списка литературы из 179 наименований я 23 приложений. Содержит 178 страниц машинописного текста, 48 иллюстраций, 28 таблиц.