Введение к работе
Актуальность работы. На территории Северного Кавказа практически повсеместно распространены лессовые просадочные грунты. Они занимают 75-80 % площади региона, на них ведется массовое строительство зданий и сооружений различного назначения, сооружены уникальные объекты Буденновского завода пластмасс (ныне ООО "Ставролен" ЗАО "ЛУКОЙЛ-Нефтехим"), водохозяйственные объекты оросительной системы Большого Ставропольского канала, а также ряд других крупных промышленных комплексов юга страны.
Проектирование и возведение зданий и сооружений на просадочных грунтах с обеспечением их прочности и нормальной эксплуатации - одна из наиболее важных и сложных проблем современного строительства.
СНиП 2.02.01-83* рекомендует "устранять просадочные свойства грунтов в пределах всей просадочной толщи - глубинным уплотнением грунтовыми сваями, предварительным замачиванием грунтов оснований, в том числе с глубинными взрывами, химическим или термическим закреплением".
Многолетняя практика строительства на просадочных грунтах Северного Кавказа показала, что при массовом возведении зданий и сооружений устранение просадочности мощных лессовых толщ возможно лишь длительным предварительным замачиванием или глубинными взрывами. Поскольку длительное многомесячное замачивание котлованов надолго задерживает строительство, слабо уплотняет грунты и требует много воды, дефицитной в степных районах, перспективным методом подготовки оснований становятся глубинные взрывы.
История и результаты применения глубинных взрывов на многих объектах юга России показывают, что быстрому внедрению этого метода способствовало значительное удешевление (в 3-4 раза) и упрощение его технологии. При этом стало очевидным, что эффективный метод подготовки оснований на просадочных грунтах Северного Кавказа нуждается в адаптации к современным условиям строительства. Поэтому весьма актуальным является обобщение и комплексный анализ имеющегося опыта подготовки оснований данным методом, разработка, опробование и внедрение новых
эффективных технологий с учетом специфики структурно-вещественных особенностей лессовых грунтов региона.
Цель работы. Дать научное обоснование применения глубинных взрывов для уплотнения просадочных толщ на основе регионального литолого-генетического анализа их строения и структурно-вещественных особенностей лессовых грунтов.
Основные задачи исследований.
1. Изучение и обобщение имеющегося опыта уплотнения
просадочных грунтов глубинными взрывами;
-
Анализ нормативной базы применения различных технологий подготовки оснований глубинными взрывами;
-
Выделение инженерно-геологических факторов, влияющих на выбор метода уплотнения просадочных грунтов глубинными взрывами;
-
Опытно-производственное опробование различных вариантов глубинных взрывов;
-
Разработать рекомендации по применению глубинных взрывов для уплотнения различных типов просадочных грунтов на территории Северного Кавказа.
Методика исследований и достоверность результатов.
Уплотнение просадочных грунтов глубинными взрывами было изучено автором практически на всех объектах Юга России. Для этого автор проанализировал все доступные проектно-изыскательские материалы, исполнительную документацию по подготовке оснований и состояние объектов, построенных на просадочных грунтах, уплотненных глубинными взрывами.
Инженерно-геологические характеристики грунтов Северо-Кавказского региона были изучены автором, в основном, по фондовым и опубликованным данным, включая материалы по опорным лессовым разрезам, полученным в процессе выполнения программы Госстроя СССР, АН СССР, Минвуза СССР в 1986-1987 гг. На этих опорных участках в свое время был выполнен большой комплекс полевых и лабораторных исследований головными научными и производственными организациями СССР. Комплексное изучение структурно-вещественных особенностей лессовых грунтов региона было выполнено как стандартными методами, так и по нестандартным методикам ведущих НИИ региона.
Для анализа нормативной базы применения глубинных взрывов были критически изучены действующие в прошлом и существующие строительные нормы и рекомендации отдельных институтов, а также вся имеющаяся в распоряжении автора научная литература. Одновременно был проведен патентный поиск изобретений за последние пятьдесят лет.
По проектам и под контролем автора в 2004 году было
проведено опытно-производственное уплотнение глубинными
взрывами наиболее просадочных грунтов России при строительстве
крупного военного объекта в г. Буденновске. Достоверность
полученных результатов подтверждается исследованием естественных
и уплотненных взрывами грунтов в полевых и лабораторных
условиях; многолетней безаварийной эксплуатацией многочисленных
зданий и сооружений, построенных в различных грунтовых условиях;
а также согласованием разработанных рекомендаций
Госгортехнадзором РФ.
Научная новизна.
1. Впервые изучен и обобщен опыт применения глубинных
взрывов на объектах Северного Кавказа и бывшего СССР.
2. Разработана инженерно-геологическая и проектно-
строительная основа для применения глубинных взрывов в различных
грунтовых условиях, в том числе на застроенных территориях.
-
На примере Северо-Кавказского региона дана инженерно-геологическая типизация лессовых просадочных грунтов для выбора и применения различных вариантов глубинных взрывов. Определены технологические схемы производства работ в зависимости от строения, литол ого-структурных особенностей лессовых толщ, требований проекта и возможностей строительных организаций.
-
Впервые в условиях плотной городской застройки при крупномасштабном строительстве был опробован и внедрен комплексный метод подготовки оснований, включающий глубинные взрывы и буронабивные грунтовые сваи.
5. При участии автора впервые составлено и внедрено
региональное "Пособие по уплотнению просадочных лессовых
грунтов глубинными взрывами в условиях Северного Кавказа
(изыскания, проектирование, производство работ)", согласованное с
Госгортехнадзором и Кавказвзрывпромом. Пособие может служить
территориальным строительным нормативом.
Основные защищаемые положения.
1. Область и границы применения глубинных взрывов
определяются мощностью и строением лессовых разрезов, а также
структурно-вещественными особенностями просадочных грунтов.
-
Районирование и классификация (типизация) лессовых толщ Северного Кавказа по инженерно-геологическим факторам, влияющим на эффективность применения глубинных взрывов.
-
Комплексные технологии подготовки оснований глубинными взрывами с учетом особенностей проведения буровзрывных работ в различных грунтовых условиях.
4. Рекомендации по изысканиям, проектированию и
производству работ по уплотнению просадочных грунтов глубинными
взрывами, в том числе на застроенных территориях.
Практическая значимость работы.
Составлены Рекомендации по изысканиям, проектированию и производству работ по уплотнению просадочных лессовых грунтов глубинными взрывами в условиях Северного Кавказа.
Апробация и внедрение результатов работы.
Результаты исследований докладывались автором на конференции "Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону" (Ставрополь, 2003); Международной конференции по геотехнике "Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство", посвященной 300-летию Санкт-Петербурга (2003); юбилейной Международной научно-практической конференции "Строительство-2004" (Ростов-на-Дону, РГСУ, 2004); Международной научной конференции, посвященной 250-тилетию МГУ им. Ломоносова "Инженерная геология массивов лессовых пород" (Москва, МГУ, 2004).
Основные положения диссертационной работы также доложены и обсуждены на заседании кафедры "Городского строительства и экспертизы недвижимости" СевКавПУ и ученого совета ПНИИИС.
Результаты исследований и разработанные автором рекомендации в 2004 г. были использованы при строительстве крупнейшего на Юге России военного городка в г. Буденновске. Согласно справке заказчика экономический эффект составил 25 млн. руб. и сократились сроки строительства в два раза.
Публикации.
Результаты проведенных исследований автора отражены в 8 публикациях, в том числе в нормативном Пособии, согласованном с Госгортехнадзором РФ.
Структура работы и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, и приложений, изложенных на 162 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков, 17 таблиц и списка литературы из 91 наименования.
Автор выражает благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору Б.Ф.Галаю за постоянное внимание и помощь, оказанную при выполнении работы.
Автор признателен сотрудникам кафедры городского строительства и экспертизы недвижимости за помощь в период подготовки диссертации.
