Могунов Н.В., Требухин А.Ф.
СООРУЖЕНИЕ СВАЙНОГО ОСНОВАНИЯ В ТЯЖЁЛЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ *
Аннотация:
в работе описаны проблемы, с которыми можно столкнуться при сооружении буронабивных свай, и их пути решения.
Ключевые слова:
буронабивные сваи, фундаменты, метод ВПТ, грунт, геология
Сложные геологические условия в процессе строительства являются актуальной проблемой по сей день. В данной статье мы рассмотрим проблемы, с которыми можно столкнуться во время строительно- монтажных работ по сооружению фундаментов глубокого заложения и пути решения этих проблем, как повседневные, так и инновационные. Тяжёлыми грунтами при устройстве свайного основания считаются плывуны, либо грунты категорией по буримости выше V (скальные грунты).Перед тем, как приступать к первому этапу производства работ (бурение) необходимо ознакомиться с геологическим отчётом и рабочей документацией, в которых будут подробные характеристики грунтов. На основании геологического отчёта и рабочей документации производится выбор необходимого бурового инструмента для работы с существующими грунтами.Для преодоления трудностей во время бурения скальных грунтов прибегают к определённым видам бурового инструмента (колонок, шарошечные долота, ковшебур, пневмопробойник). Если в месте производства работ отсутствуют рыхлые и водонасыщенные грунты, монтаж буронабивных свай производят без применения обсадных труб. Сначала разрушают скальные породы, затем извлекают грунты колонковым, шнековым или ковшовым буровым инструментом. На буровой инструмент, предназначенный для бурения скальных пород, перед началом работ монтируют специальные скальные зубья (резцы), сердечник которых состоит из сплава карбида вольфрама с кобальтом («победит»).Чтобы ускорить процесс работы в скальных породах можно воспользоваться методом «лазерно-криогенного бурения». Суть данного метода заключается в двух последовательных процессах: сначала производится лазерное термораскалывание, затем криогенное охлаждение жидким азотом. Лазерный луч нагревает горную породу, размягчая ее и образуя микротрещины, после чего происходит следующий процесс- охлаждение жидким азотом (минус 96°С), что усиливает растрескивание. Данная технология позволяет ускорить работу примерно в 2-3 раза. Также эта технология имеет существенное преимущество в плотной городской застройке с наличием скальных грунтов. При обычном методе используют пневмопробойник или разрушающее бурение, что вызывает вибрации и может оказать негативное воздействие на близлежащие здания. Инновационный метод имеет еще ряд преимуществ: экология (нет выбросов пыли, так как жидкий азот связывает частицы, и токсичных продуктов горения, как при взрывных работах), отсутствие шума (ударных механизмов), высокий срок службы оборудования (из-за отсутствия механического контакта с породой). Для применения данной технологии в строительстве необходимы дополнительные исследования. На сегодняшний день оборудование имеет высокую стоимость (~ в 8 раз больше, чем стандартная буровая установка), большую энергозатратность (средние показатели потребления около 50-100 кВт*ч) и ограничение по глубине бурения (до 20-30 м.). Перспективами улучшения данной технологии могут быть: комбинация с ультразвуковыми излучателями для разрушения особо твёрдых пород и рекуперация жидкого азота (создать замкнутую систему, что позволит повторно использовать хладагент).К более трудным условиям относятся водонасыщенные грунты. Российский инженер Антон Эмильевич Страус предложил решение проблемы монтажа набивных свай в водонасыщенных и сыпучих грунтах. Суть этого решения заключается в использовании временных труб оболочек (обсадных труб) во время сооружения буронабивных свай. Обсадная труба- это изолирующий составной элемент, позволяющий защитить полость скважины от осыпания или оползания грунтов. Производится погружение обсадных труб в грунт до проектной отметки низа сваи (в некоторых случаях ниже или выше проектной отметки подошвы сваи, в зависимости от геологических условий), затем производится извлечение грунта из обсадной трубы. Существует еще один метод под названием CFA (Continuous flight auger) или НПШ (непрерывный полый шнек). Отличительные характеристики этого метода заключаются в том, что высота шнека, который имеет полость внутри (бетонолитный трубопровод), равна глубине сваи. Производится бурение скважины без извлечения шнека до отметки подошвы сваи, затем через полость в шнеке начинают подавать бетонную смесь с одновременным извлечением шнека. Этот метод гораздо быстрее, нежели метод с применением обсадных труб, но уступает в случае, если в грунтах находятся плывуны. Можно усовершенствовать метод по технологии CFA (НПШ), для дальнейшего применения в грунтах с присутствием плывунов. Идея заключается в том, чтобы применить наноармированные самостабилизирующиеся растворы (далее НСР) для плывунов. Принцип работы этого метода- использование в качестве наночастиц, например, графеновые добавки или углеродные нанотрубки и геореактивные полимеры, например, акриламидные гели, которые активируются под давлением плывуна. Наночастицы, в свою очередь, формируют сетчатую структуру, мгновенно укрепляя стенки скважины (без применения обсадных труб). В сочетании данные компоненты формируют «умный» раствор, который адаптирует вязкость и прочность в зависимости от давления и влажности грунта. Этапы работ этой технологии: Бурение - шнек погружается в грунт, а нанораствор подается через полость в шнеке, формируя стабильную скважину.Бетонирование - как только шнек достиг проектной отметки подошвы сваи, бетон подаётся через сердечник шнека, вытесняя нанораствор. (Важно, чтобы наночастицы не снижали адгезию бетона к грунту- для этого в раствор добавляются биоразлагаемые компоненты, которые нейтрализуются при контакте с бетоном.Армирование - погружение арматурного каркаса и выставление его по проектным отметкам происходит абсолютно точно так же, как и в классическом методе CFA (НПШ).Эта инновация позволит ускорить монтаж БНС, сократив временные издержки, вызванные погружением и соединением между собой обсадных труб. Таким образом, самыми основными и важными моментами в сооружении свайного основания являются ответственный подход при реализации геологических изысканий и выбор правильных решений при проектировании и расчёте фундамента на основе геологических изысканий. Чтобы ускорить и об-легчить строительные процессы по монтажу буронабивных свай необходимо исследовать и тестировать инновационные методы.
Номер журнала Вестник науки №3 (84) том 4
Ссылка для цитирования:
Могунов Н.В., Требухин А.Ф. СООРУЖЕНИЕ СВАЙНОГО ОСНОВАНИЯ В ТЯЖЁЛЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ // Вестник науки №3 (84) том 4. С. 394 - 398. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/21994 (дата обращения: 20.05.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+