автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Совершенствование технологии усиления грунтов оснований фундаментов зданий и сооружений

ДНЕПРОПЕГ:

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕШЬНЫй ИНСТИТУТ

На правах рукописи

•АРСАН АРСАН

СОВЕрИЕНСТБОНАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УСИЛЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИИ И СООРУЖЕНИЯ

АВТОРЕ Ф'Е PAT диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05,23.08 - Технология и организация промышленного и гракданского строительства

,]>шгтопетрпвск 1992 , V' . . / .

/ / - ч , V . ,

Работа выполнена на кафедра технологии строительного производства Харьковского инкенерно-ггроительного института

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Жван В.Д.

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Губкин В.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Швец В.В., кандидат технических наук, ст.н.с.И.З.Стипура

Ведущая организация - Укрвосток ПШГГИЗ /г.Харьков/

Зашита состоится к " /Гс' -I _ 1992 г. в /Л час> на заседании специализированного совета К 068.32.02 в ^ Днепропетровском инженерно-строитсльном институте по адресу: ЭСОДОР, ГСП, Днепропетровск, ул.Чернышевского, 24-в.

2,2 о 6о£> С диссертацией могно ознакомиться в библиотеке ХИСИ.

Автореферат разослан 'У

1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

к.т.н.,доцент Л.К.Карпухина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ Ц

Актуальность тчмк. В узловая« переходя народного хозяйства к рынку, приватизации чао.и отраслей, перепрофилирован«» многих производств значительное внисение будет уделено реконструкции и ;ахни-.чвокому перевооружению. Доля капиталышх влотсений во многом будет определена этими задачами и буд'т превалировать чат. новым строительством. Это оправдчно и тем, что каждый рубль сложенный в реконст^ рукцию окупается в 3.. раза быстрее, чем новое строительство. Однако трудоекко'ть строительно-монтажных работ /СМП/ при реконструкции и техническом перевооружен™ в 1,2...2 раза выша, чем при новом строительстве. В перспективных государственных планах' развития Сирийской Арабской Республики предусмотрено коренное техническое перевооружение и реконструкция дэйсг'вуюцего производства.

Из общего обьема капитальных вложений на производство работ пр,_ реко.»струкц;и и техмческом перевооружении, около %

приходите^ на работы по усилеьлю основания, конструкций и на контяк-демонтаж. Усилониэ оснований и фундаментов здэниЛ и вооружений являемся одним из основных и трудоемких процессов.

Уеиллме оснований и ф?ндамеь?ов производится практически вй всех случаях надстройки, пристройки, раешрении, увеличении грузо-подьемнооти кранового оборудования, при производстве земляных работ вблизи существующих фундаментов, строительств подземныг сооружений и т.д.

В настоящее время существует ряд методов, позволяющих повыечть несущую способность грунтов оснований. Наиболее широкие применение в строительной практике нашы метод хинического закрепления грунтзя н* основе сигчкат"их растворов - силикатизация д?ух~, однор'гствор-ная, вазовая, на основе карбаиидных смол-смолипация.

В разработку химических способов закрепления грунтов большой вклад внесли советские ученые» Б.А.Ржаницын, В.Е.Соколо1ич, В.В.Ао-квлоно!, Ю.М.Абэлев, В,\.Совочвн, А.А.Акимов, А.П.Головяноя, Л.А. Губкин и другие.

В р»9работку методе! усиления слабых грунтов внесли оолыаой -вклад М.^.Абвлев, Б.И./олм» 498, 11.А.Коновалов, В.Б.Швец и др.

Широков применение способ» химического закрепления гручтоа си ликатизацией ч строительно;" практике едвртигается большими расходами оиликатемх раст..оро» я их вноокпй Атеичрстьг, отсутствие достаточно обозномнных норм про»ктиромн>?я з» :ре"лй1'ны* оснований, Необходимых ¡'"'ГОДИН .'1лбпр«Тор 1чх исс.'згп'чмчп i! п01<5ч«х РИКТНЫК

о

работ, четких представлений с структуры закпепленнсго пассива грунта н особенностях его расчета, оптимальных рвений по оргкии-зации и технологии производства работ.

В связке этим исследование особенностей организации и произведет работ по закрепление грунтов оснований, определение степе.-ни влияния различных факторов на параметры зак^еплечия. разработка новых и совершенствование существующих методов закрепления грунтов и в! дов оборудования, с ..елью снижения трудоемкости и продолжительности работ, являются актуальными ппоблемами современного .строительства.

является создание .<одоли оптимального процесса закрепления грунтов основаый, позволяющей определить эффективные методы производства работ и технологических,.параметров.

Задачи исследований:

- анализ применяемых еппсобов закреплении и еффективнооть их примвне :ия для грунтовых условий Оирии; . .

- исследование фидиро-химических и технологических параметров закрепления грунтов;

-разработка новых технологических параметров и организации- ; ных процзссив закрепления грунтов;

~ разработка математической модели захре.:л$ьия.

заключается ъ следующем:

- исследованы грунты, подлежащие закреплению в условиях Сирин, предложены эффективные материалы закрепления;

~ усовершенствована методик;' исследования зякреплениа неоднородных грунтов;

- установлены математичес:'че зависимости ларамвтров закрепления п^и разных режимах нагнетаний закрепляющего раствора;

- выявлена взаимосвязь между физическими свойсиами грунте, плотностью закрепляющего раствора и давлением нагнетаний;

- прздложеныОолее обоснованные фврмулы для продвления о^ье-мв! закрепленного грунта, закрепляющегв равтвора и продвлкцтель^ ы»сгь нагнетания реагентов;

~ разработана математическая модель э«";репления грунтов!

- предложены эффективные режимы нагнетания закрепляющих раств'ров;

- ус1воршенствоьана технологическая схвка закрэпдения грунтов и разработана номограмма для приготовления закрепляющего раствора рабочгЧ плотности;

- разработаны метсдика и методические рекомендации по орг ни-зации и токологии производства работ при закрэплении грунтов.

Практическая Цвннооть^аботы состоит в разработке эффективных режимах нагнетания закрепляющих растворов, позволявших получить однородный закретленный грунт, номограммы для выбора соот-нодения обьемов воды и гакрепляюцего раствора, - рекомендаций для определения технологических параметров закрепления грунтов силикатизацией.

ВнеД20чи0 е02£льтатоз_£аботы осуществлялось при разрабитке приекта и производстве» работ по силикатизации грунтов оснований фундаментов цохл № 22 Абразивного комбината в г.Запорожье. Обьем закрепления 705 м3. Экономический эффект от внедрения составил 13,6 тысяч рублей /в ценах 1990-х991 гг./.

^^£ба^ия_]эаботы._' Результаты работы и основные ее положения доложены не Всес0»з"0Й научно-практической конференгии "Лесоовые просадочные гоунты как основания здания и сооружений", г.Барнаул, 1990 ; Зональной конференции "Проблемы технологии выполнения строительных рао'от при реконструкции действующих предприятий, зданий к сооружений", г.Пенза, 19;Э0; Науно-технической конференции отуден-т«в и преподавателей Харьков";ого инженерно-строительного института о участием представителей профильнгх ВУЗов "Совершенствование подготовки специалистов в области строительства и реконструкции здания и сооружений", г.Харьков, 1991; 31-й международной научно-технической конференции г.Латакия - Оирия, 7-10 ноября 1991; Научно-практичеокой конференции "Ресурсоберегаюыие технологии и материалы в строительстве и строительной индустрии", г.Харьков, 1992 г.

Р&зультаты исследований опублигованн я деляти публикациях, ;.«е из которых в Сирийской Арабской Республике.

' _2^ьэм_£аботы_ Диосергаиия состоит из введения, четырех глав, ебщих выводов, списка :итератури /из^Ю! наименований и 8 приложений/. Работа изложена на 181 страницах, л том числе ЙЗ стр-ницн основного текста, 26 таблиц и 53 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосноззна актуальное ь работы и ее. цель, пр-дла-ден обзор работ п.) эакреплянип грунтов.

дис.;ертации выполнен анализ причин деформчиип гр)нто 1 основания сданий и сооружений /вицн деформаций и причины

3

их вызывающие/. Причинами являются недсстагс .нал несущая *п<)со<$- _ иость грунтов основания, которая фар мир) зтоя я результате: она-- ' женил несущей способности грунтов оснований в "процесса эксплуатации, увеличения нагрузки изи изменения ее вида, изменения технологии всн"лного производств к низкр^о качества геоло. ическ.их изы«-ка»"!п* пиа^.з существу в «их кгтсдгг гакреплзкая грунтов ,1 их сбл»;ть применения, показывают, что хими^эокие способы закрепления грунте« двухрастворлал, однорастворная и газовая силикатизация и омолизат. • цкя/ лсзвадьют получить достаточно 81 зокую пречноать закрепленных гр. итов с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 80 ы/^ут.

Рассмотрены основные характеристики грунтр",'подлежащих закреплению и их особенности, которые влияют на вь"$ор технологических; параметров: пористость, влажноег^, коэффициент фильтоацьи, плот- , ноить, содержание карбонатов, гипс^ г. органических иецеств, емкости поглошения ч рН грунта, .

Изучен'1 планировочно-'сенструктьание рыпени-1 фун*амв..тов : их влияние на методы закрепления грунтов ч на вы*ор охец закрепления, При этом исследована зависимость способа закрепления от '»ипа фун* ■ дамент^в и от соотношения п"рпЦдей зда:!ия и фундаментов / f / табл.1.

Тиб.-ица I'

Виды закрепления грунтов в заьисимости от пначени/ Р /

пп Значение / ^ / Вид закрепления

1 2 ' 3 ? ^ 2 ?> 2 Ы .2 Барьерное Под каждый фундамент Вокруг группы фундаментов /комбинированный/

г- %,/$%, ■ ■

где "£> ; ^ - соответственно плвщадь зданчя или ча";ть зданий 0 одинаковыми видами фундамента; ^ , соответствующая плв-

щадь фундаментов зданий или части зданиг с вдинлкогыми видами фундаментов.

На основе проведенного анализа определены неполные цели и ЗмД^-чи, к торые необходимо решить в процессе исследований.

Во вто20й_глайе ■ прогедоио исследование характери-тик грунте: перспективных рвйонвв концентрации строительства, реканструкиии И' развития промыиленних оэъектов в Сирии. Выполнен анализ материалов Для »имичеокого закрепления грунтов способом силикатизации и рао-смотрены основные фактор", влияющие на показатели качества закрепляющих раствороъ.' Проведаны лабораторные работы по эакрэгтлзн^ ке-однвродных к однородных грунте,!.

■ Исследованы технологические парамегры'закрепления грунтов при рязных режимах нагнетания: I - о .постоянно., плотноотъю / ?./, т.е.

7?,

2-е постоянным давлением /Р/, т.е. 3 - с поотоян^вм радиусом / К 1, т.е.

К*)

/I/ П/ /V

В результате проверенных экспериментов определена зависимость между рарамотрамя закрепления, а имэнно зависимость радиуса закрепления от •времени нагнетаний /рис.1/, окорооти распространения раствора от радиуса /рис.2/ и Давления нагнетаний от плотности и о\ радиуса-

Рнв.1. Изменение'радиуоа закрепления пс тсменч « залисимостл от давления нггнетанил /?, кг/см-/ и рт*01ей плотности рястзора / § . г/чн': г - при Р - 0,20; б - при Р е 0,40; 1. - при Р = 0,^0; г - при Р - 0/0;

5, = 1,09;

I

Рис.2. Изменение скорости распространения рас.эорв по р-диусу, в зависимости от ."авления нагнетания к4'/см"У И плотности раствора / 8 , г/ом3/,

0бр£5отка полученных практических данных на ЭВМ позполила установить математические зависимости радиуса закрепления /я / и давления нагнетаний /Р/ от времени /-£/ цри разных режиме хг

■ Д?= А-е -с

где Л , в ~ коэффициенты, определяемые в зависимости от давленгя и рабочеГ плотности раствора; С - постоянный коэффи.ци-нт, которой равен единиц.).

Кроме того, проведанные эксперименты позволили установит б футоры, влияющие на дамеме нагнетания, в зависни-сти от характер грунтов и закрепляющих материалов:

Б

для песчаных грунтов

P«fy 'со). R.t¿*K¡ КК-КГ\ /(п.к,) ; /;/

для лессовых грунтов

р= (§■ 4-Го$кп ъt*»/) - /б/

где Sp , §¡8 - соответственно плотность рабочего рсстлора и яолн. г/сиэ; f? - радиус закрепления, см; п. - пористость грунта, % ¡ - коэффициеН!1 заполнения пор грунта равным 0.70...0,80; К„- коэффициент потери давлений, определяемый по формуле!

/7/

где Ч - требуемое давление в зоне закрепляй.;!?

£*т (fU+Prr+PnVt- ' /е/

где Рш - потери в шлангах и иньекторе, определился по формуле Л.А.Лскалонова;

р -ж / wt , ,

7 -Jp'T? ■ /9/

f- - коэффициент сопротивления тоения по длине; ¿P - расчетный диаметр; iv¿ - средняя скорость движения раствора; £ ~ 9,81 уско • рэние силы тяжести; fj. - гидростатическое далченче в тру fox

P^oJ-ffp-Sp , ■ /Ю/

Ир- высота столба раствора от зоны нагнетания ло уровня нагнетающей установки; коэффициент влияния приролной гласности грунта, определяется по формуле:

(t+Jt*L) . /П/

в

коэффициент емкости поглощения pánuvít 1.10...] я согпр"т ственно емкостью поглощения грунта;

Кр, - коэффициент распространения рчстрорч р грунте, •леглетг1 по табл.2;

- коэффициент вязкости закреп ля г'вего рясгрерй, o¡1) по табл.3

Олрьдьло.ма значения коэффициента / "с / н зависимости ст коэффициента фильтрации

Таблица 2

су* менее 0,10 0,10. ..0,50 0 ^ 1,0 1.5 5.. .10 выше 10

"'•г' 1,65 1,55 1,40 1.50 ' 1,25 1,10

Значение кооухциента / Ке / в зависимости от плотности раствора

Таблица 3

до ДС до ДС Д« выше

гДи' 1,05 1.10 1.15 1,20 1.25 1.25

** 1.1 1,25 1,33 1,75 2.5 3,0

В результата проьаданных исследований установлено, что закрои чэнкий грунт а одну эаходку имеет форму вытянутого эллипсоида. Пиагому обьем закрепленного грунта одной заходки определяется

£

вледувдим образом

/12/

гдь

- расчетная длина скважины; ¿у. г- Л" _ ДЛЯ лессовых грунтов/;

/ /7 'г

- / для пеечаних грунтов и супеси/;

'-у - длина перфорированной части иньектора. Обьем закрепленного грунта одной скважины определяется по ¿орнулан.

1. При одинаковых объемах грунта в зиходкнх

неодинакоьих ойкзмах грунта а заходках

К./. ^

/13/

I до Л - количество заходок в скважине;

8

обьем закрепленного грунта между даумя заходками,

определяется по формуле у -

~7Г~ . /Ь/

Необходимое количество силикатного раствора рабочей концентрации / <? ,л/ определяется для одной заходки по формуле

9= ±-ЖК.£.а (п- _ , ни

•у пч

где л - коэффициент заполнения пор грунта раствором, равен

0,6. ..0,8; п- - пористость грунта; <3Г , - соответс;-венно плотность раствора и води, г/см3; - природная влажность грунта в долях единицы.

Исследованы различные последовательности выполнения работ и установлен оптимальный обьем нагнетаемых реагентов. Даны рекомендации по аибору радиуса закрепления ъ условиях неодьородного грунта, позволяющие получить рациональный расход закрепляющего растза-ра и соответственно равномерное закрепление грунта. Предложены аффективные режимы нагнетаний закрепляющих растворов, которые позволяют обеспечить равнопрочное закрепления грунтов /коя.р[ициемт вариации изменения плотности закреплявших раствороэ по радиусу в 1,76...1,86 раз ниже, чей при существующем режиме/. На основе зто-го выявлен ¡эффективный рост радиуса закрепления по времени /рис.3,

V.

Проведанные эксперименты и исследованияп позволили разработат1 рекомендации для определения количества скважин при различных видах закрепления.

В_третьеи_главе разработаны технологические параметры закрепления грунтов. Предложена технологическая схема закрепления грунтов и технологическая схема приготовления раствора рабочей концентрации с номограммой соотношения обьемов воды и концентра-рованного раствора /рис.5/. Установлена формула для определения продолжительности выполнен.н работ по закреплению груьтов

Г^ V ,1г§ /П/

где ^э - время на подготовительном этапе /подготовка площадки • к работе / ¿"да/; монтаж установки и оборудования / "¿Ч^/; приготовление раствора и присоединение шлангов к распределительной

9

Рис.3. Изменение радиуса закрепления по времени (а) и плотности раствора по радиусу (б).

1 - при постоянном давлении (Р « 0,4 Ш1а)

2 - при переменном давлении (Р 0,1-0,4 МПа)

Рис.4. Изменение радиуса закрепления по времени'(а) и плотности раствора по радиусу (б) I - при постоянном давлении; 2 - при периодическое давлении (пульсац-ли).

1С

трубе и я иньектору / ¿V/;

(¿„л1 К-с, > /17/

врою? на основном этапа, т.е. на ¿/рении скважины иоьтая иньектора / ¿-щ/ в прооуренной скважине /или на забивку «ньектооа^/^».*./с если пр-меняется технология без бурения окважин/, ча нагнетании раствора / и на извлечение иньектора / ,./,т.б.

Рие.5. Номограмма для определения компонентов силикатнвго раствора

при буренгч е.;важика

^ • • У18/

при забивке иньектора

Т -Ь, )./С /тд/

»•» 1 аГ</ лу> "и' /АУ/

Тэ- првд«джительнссть работ ва заключительном эиапе, где ^читн-^ 1зьт вргчя на тампонирование скважин, чистку и подготовку оборудования к последующей работе;

~ коэффициент условия работ;

■^.Кг - время технологических и организационных перерй-

ВОВ.

Как показывает анмлиз опыта закрепления грунтов, «оновное влияш"» на общую продолжительность работ оказывает йрод»;.жите.-ь-кость основного этапа /формула /г /, где время нагнетания раствора составляет выше 60 % от времени ооновного этапа.

Продолжительность работ по нагнетанию раствора / , минуту/ определяется по формуле

, /20/ V р.кф * >- 3 ;

Ф - объем нагнетаемого раствора в л; б - соотношения радиуса закрепления и параметры скважины / радиуе и ллина/

«2= К/(%.*,) , /21/

?

Р- давление нагнетания, в кг/ом ;

Кф- коэффициент фигчтраций грунтов в см/мин;

коэффициент учитывающий характеристики грунта и раствора

где Л- - пористость грунта в %■, - коэффициент вязкобти

по табл.3;

^ - соответственно плотность рабочего раотвора и воды в г/см3;

V - природная влажность грунта в долях единицы;

коэффициент условия работ; К- коэффициент, учитывающий характер изменения давления и распространения раствора Пс радиусу /безразмерный/

определяется форму л э 12

. K.=(£zl£).(JkzËxY

J 1 в, ' < 1£f /23/

ГДв , & - соответственно начальное давление и начальная скорость распространения раствора в грунте;

M Ущ - коэффициенты определяются в зависимости от давления и рабочей плотности раствора.

Полученные формулы для спределе"'«я продолжительности закрвиле ния позволяют разрабатывать организационно-технологические с::емы производства работ при различных схемах закрепления и совершенство. зать процесо организации выполнения работ.

Рагпабетана математическая модель тех.юлогического процесса закрепления грунтов основания силикатизацией, позволяющая осуществлять выбор оптимальной конструктивной схемы закрепления, определять технические и технологические параметры закрепления.

Разработана поточная оргашн-ция процессов закрепления грунтов оснований одно-диухрастворной силикатизацией и установлена графическая зависимость трудоемкости и продолжительности работ от числа и'!ьекторов, через которые одновременно ж гнетают^я закрепляв-Т5в растворы /рис.6/. Это позволяет выбирать налбмее пффектиг:се число иньикторов /через которые одновременно нагнетаются закрепляющие раствора/ для г.азде го олучая закрепления.

Автором усоверщелствована технологическая схема и технолеги-'•оские узлц закрепления грунтов. Длг повышения эффективности силикатизации и равномерности закрепления предложено нагнетать раствор по скважине, используя вентихи на каждой окважине.

Разработаны рекомендации по увязке потоков бурения скважин и нагнетания раствора /начинать работу о захватки с минимальным обьечом работ/. À-ля обеспечена равномерности выполнения работ тупония скважин ведется в одну с^ёну, а остальные работы в две смены.

В_'^етвв|2^2й_глазв рассм"трен порядок определения технико-эко-номическиу показателей о учетом рекомендаций по технологии и организации работ, выполнен расчет экономического эффекта от закрепления rpynijB барьерной силикатизацией оснований цеха te 22 Абраз"в-ИТ9 комбината г.Запорожье.

.)бчий обьем закрепления составил 705 м3.

Использовали* предложенных решений и рекомендаций позволили уменьшить ^бьем закрепления на 20 %, сократить продолжительность работ на 25 смен уменьшись оЗьем закрепляющих . астворов на 19 %, сникеьи омет"ая стьимо~ть на 8,6 %.

Рис.6. Зависимости продолжительности и "■рудоеикооти работ от количества иньекторов

В приложениях приведены таблицы для построения номограмм приготовления раствора рабочей концентрации; определения оСьемов работ и сметной стоимости эталона и предложенного варианта барьерной силикатизации грунтсв оснований цеха 2 22 Абрвзчвтгв комбината г.Запорожье; нормы расхода концентрированного я рабочего растворов на I м3 грунта; математичес- ая модель процесса закрепления грунтов; рекомечдации по выбору оборудования для закрепления грунтов.

О ЩИ! ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ' .

Проведенные исследования и внедрение порченных результатов позволили сделать с: эдующие выводи.

1. Решена актуальная задача повышения оффективности и надежности химического закрепления грунтов оснований зданий и сооружений способом силикатизации и определены основные факторы влияющие на выбор конструктивней е.:емы закрепления грунтов.

2. Предложена и внедрена более совершенная технология лабораторных исследований и оборудования для проведения этих исследований, кроме того установлена последовательность нагнетания закрепляющего раетв ра и выбор радиуса прч закреплении неоднородного

14

грунта.

Установлено, что степень влияьия давления на увеличение радиуса закрепления в три раиа больше, чем влияние плотности нагнетаемого растьора.

4. Выявлены закономерпости измепни'я радиуса закрепления по вррмени, изменения плотности раствора и давления нагнетания по радиусу при разных режимах наггэтания.

5. Выведены зависимости для определения требуемого к^личес^ва схважил при различных гидах закрепления на единицу плоиади.

6. Поручены формулы для определения обьема закрепляемого грунта в одну заходку, скважину и общего ооьема зркрепления, соответственно определены требуемые обьемы закрепляющего раствора.

7 Разработаны организационно-технологические решения по пос-х■)доБ:.тельности закрепления грунтов на захватках. Установлена последовательность нагнетания закрепляющего раствсра при закреплении неоднородного грута.

8. Установлены зависимости для определения продолжительности производства работ с учетом технологических параметров закрепла- ня.

9. Разработана математическая модель процесса закрепления грунтов /с программным обеспечением/, позволяющая определять технические и тохнологиче-жив параметры закрепления.

10. В итоге использования предлокенной методики совершенствования технологии закрепления грунтгв основания зданий и сооружений получены следующие практические результаты;

- нгмограмма для выбора соотношения обьемов воды и закрепляющего рсствора, применений которой позволяет снизить продолжительность подготовительного этапа иа 23 %\

- разработанные эффективные режимы нагнетания закреппющих растворча позволили получить однородный закрепленный грунт и увеличить обьем закрепляемого грунта;

- рекомендации по определению обьема закрепляемо.о грунта и закрепляющего раствора, позволили снизить расход закрепляющего раствора на 20 % и удельный рявход концентрированном силикатного раствора на 17,7 кг/м35

- нормы удельного расхода силикатного раствора /концентрированного и рабочего/ для закрепления I м3 различных видов грунтов;

- сметная оебеот^имость по сравнению с традиционной технологией снизилась на 7,ЬЗ % и продолжительность на 30 %.

Рекомендации внедрены в производственных условиях, обгаий экономический эффект от внедрения составил 13,599 тно.рублей /в це~

13

нах I990-1991 гг./. Экономический эффект полученный по разноо.и затрат на единицу объема составил 11,72 руб/мь.

По теме диссертации опубликован" следующие работы:

1. Арсан Apear. Повышение эффективности усиления оснований фундаментов реконструируемых зданий и сооружений. Сборник научных трудов "Экономия материальных и энергетических ресурсов в строительстве".- Киев УМК:~1999- С.4-9.

2. Арсан Арсан. Эффективные методч закрепления грунтов оснований реконстируемых зданий и сооружений в Сирии. Тезисы докладов к зональной конференции "Проблемы технологии выполнения строительных рабо" при реконструкции действующих предприятий, аданий и сооружений.- Пенза, 13-24 апреля 1990.- С.47-48.

3. Арсан Арсак, Губкин В.«., Левашук В.И. Моделирование процессов закрепления грунтов в леосовых просадочких основаниях. Тезисы докладов к Всесоюзной научно-практической конференции. "Лессовые проселочные грунты как основания здания и сооружений'.-Барнаул.- 1990.- С.124-126.

4. Арсан Арсан, Шган В.Д. Оптимизация технологич закрепления грунтов оенпаний. Материалы конференции /Проблемы проектирования и технологии выполнения работ при реконструкции действующих предприятий, зданий и сооружокий".- Пенза, 15-16 марта 1991.

5. Арсан Арсан, Гельштейн Ю.О. Совериенсгвование т миологии производства работ по закреплению грунтов оснований зданий. Материалы научно-технической к'онферчш чи студентов я преподавателей ' ХИСИ с участием представителей профильных ВУ1,ов "Совершенствование подготовки специалистов в области строительства л реконструкции здрний и сооружений".- Харьков, 1991.- С.19.

6. Арсан Арсан, Губкин В.А. Закрепление грунтвв основания зданий и сооружений при рвконструкции. Ьатериалы 31/й международной научнв-технической конференции - Сирия, г.Латакия. 9-12 ноября 1991.

7. Арсан Арсан, Губкина Д.А. эффективность уплотнения сущеет* вующей застройки, Материалы 31-й международной научно-техническей конференции.- Сирия, г.Латакия. 9-12 ноября 1991.

8. Арсан Арсан, Губкин B.A¿, Губкина Д.А. Моделирование процессов закрепления грунтов в основаниях зданий и сооружений. Тезисы докладе? научно-практьческс* конференции "Ресурсосберегающие технология и материалы в стреительстве и строительной индустрии.- Харьков, апрель 199¿ г.- С.48-50.

9. Арсан Арсан, Губкин В.А., Шуваева U.M. Барьерные стенки

в лроительно-неустоПчивых грунтах. Тезисы докладов научно-практической кенференции "Ресурсосберигагсме технологии и материалы í строительстве и строительной индустрии.- Хчрысс-р, апрель 1992 п, С.^0-51.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ причин деформации грунтов оснований 13 сооружений (виды деформации и причины их вызывающие). ^

1.2. Существующие методы закрепления грунтов и их анализ. ^

1.3. Основные характеристики грунтов подлежащих закреплению и их особенности.

1.4. Влияние планировочно-конструктивных решений фундаментов на метод закрепления грунтов.

Х.5. Постановка задачи исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРУНТОВ, МАТЕРИАЛОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОСНОВАНИЙ.

2.1. Исследование характеристик закрепляемых грунтов Сирии.

2.2. Анализ материалов химического закрепления грунтов.

2.3. Исследование технологических параметров закрепления грунтов.

2.4. Определение радиуса закрепления и давления нагнетаний.

2.5. Определение технических параметров закрепления.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

3.1. Определение влияния технологических параметров закрепления грунтов на процесс закрепления.

3.2. Поточная организация процессов закрепления грунтов.

3.3. Совершенствование технологического процесса закрепления грунтов.Ю

3.4. Внедрение результатов исследований.

3.5. Рекомендации по совершенствованию технологии закрепления грунтов основания зданий и сооружений.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННЫХ

РЕШЕНИЙ.

4.1. Общие принципы определения экономической эффективности.

4.2. Определение экономического эффекта разработанных решений и внедрение результатов.

Доля капитальных вложений во многом будет определена этими задачами и превалировать над новьм строительством. Это оправдано и тем, что каждый рубль вложенный в реконструкцию окупается в 3-4 раза быстрее, чем новое строительство. Что составит около 232 млрд.руб. /14,16,23 /.В перспективных государственных планах развития Сирийской Арабской Республики (САР) также предусмотрено коренное техническое перевооружение и реконструкция действующего производства.Реконструкция и техническое перевооружение промышленности и всего народного хозяйства любой страны, включая и Сирию, закономерный процесс их поступательного развития.Реконструкция предприятий позволяет увеличить выпуск основной продукции и начать выпуск новой, более эффективной, улучшить условия труда рабочих без расширения производственных площадей с меньшими затратами и в более короткие сроки по сравнению с новым строительством. Так, например, расширение и реконструкция Ленинградского фарфорового завода им.М.В.Ломоносова позволили увеличить мощность предприятия на 48 /ь, производительность труда на 40,5 % при одновременном снижении затрат на I руб. готовой продукции до 18,1 % /15,42/. В то же время реконструкция промышленного предприятия представляет собой целую область строительного производства, требующую специальных знаний, определенных навыков и соответствующей подготовки рабочих для ведения подобного рода работ.Трудоемкость строительно-монтажных работ (СМР) при реконстб рукции и техническом перевооружении в 1,2-2 раза выше, чем при новом строительстве, что вызвано тем, что строителям приходится выполнять работы в условиях действующих цехов, в стесненшах условиях, иногда в старых, крайне неудобных для этого зданиях, а также выполнением ряда новых, непривычных для строителей работ по усилению, разрушению и разборке конструкций, для которых мало элективных машин и механизмов, а стесненность затрудняет применение имеющихся средств механизации, усложняет доставку материалов и конструкций к рабочим местам, пренятствует нормальному складированию их в зоне работ, ведет к увеличению затрат ручного ^руда Мз общего объема капитальных вложений на производство GMP при реконструкции и техническом перевооружении ©коло 34-S5 %/41/ приходится на работы по усилению оснований, конструкций и на монтаж-демонтаж. В то же время известно, что усиление конструкций позволяет получить зкономический е##ект около SO© тыс.руб. на I млн.руб. каиитального вложения /17,25/ . 1з всех работ при реконструкции усиление ©снований и фундаментов зданий и сооружений является одним из оеновннх и трудоемких. Нри ©том, усиление оснований и фундаментов производится практически во всех случаях надстройки, пристройки и расширении, увеличения грузоподъемности кранового оборудования, при производстве земляных работ вблизи фундаментов, строительства подземных сооружений и т.д. iro позволяет альтернативно решать вопрос усиления оснований или фундаментов и реже совместное усиление, так как усиление обычно требуется из-за недостаточной несущей способности грушра при данном размере площади опирания фундаментов. При этом необходимо либо усилить фундаменты (за счет увеличения площади их опирания или изменения конструктивной схемы,устройства мевду фундаментами связей, распорок, подведение дополнительных элементов под фундаменты), либо за счет увеличеняя несущей способности грунтов. Как показывает опыт производства работ, более эффективным и с большим диапазоном применимости является увеличение несущей способности грунтов основания одним из известных методов (химическое закрепление, обжиг грунта, устройство грунтосвай, буронабивные или забивные сваи и др) /3,19,33,46,68,73/.Характерной особенностью процесса усиления оснований существукщйх зданий и сооружений является необходимость его выполнения в крайне стесненной обстановке.Трудоемкость, стоимость и продолжительность работ по усилению оснований в значительной степени зависит от принятых методов производства работ, эффективности материала закрепления, применяемого оборудования.При современном строительстве существует ряд методов, позволяющих повысить несущую способность грунтов оснований еуществущйх сооружений и предания им водонепроницаемости. 1з этих методов в GHF как и в Оирии и в других странах широкое применение нашел химический метод закрепления грунтов оснований,/!, 4', 10, 24, 40, 54, 62, 82, 83, 89, 92,96, 100/ . т.е. преобразования строительных свойств грунтов химическим способом в их естественном залегании, что основано на взаимодействии между химическими растворами, введенными в грзшт и реакцией между химическим раствором и активной частью грунта. Закрепленный грунт приобретает прочность и долговечность/2, 27, 34, 51, 57, 67, 70 73, 78 /• Химическое закрепление грунтов в последние годы получило широкое использование в строительной практике как в СЙРР (самые большие объемы работ по химическому закреплению грунтов выполняется в СШГ , где ежегодно закрепляются около 500D0 м'^ просадочных лессовых грунтов и около 20000 м^ песчаных и насыпных грунтов/4, 82, 83 /) , так и за рубежом (ежегодно с помощью химического закрепления закрепляется около 20000 м® грзшта /82/ Применение разработаншлх способов закрепления грунтов в различных областях строительства позволяет значительно увеличить несущую способность основания под фундаментами существующих зданий или сооружений. Это особенно необходимо в связи с повьшением нагрузки на фундамент при реконструкции зданий, снижением прочностных свойств основания при подъеме уровня грунтовых вод или при нарушении технологических линий.Гречев, В.А.Губкин, А.А.Евдокимов, В.Ю.Зеленский, М.И.Ибрагимов, Селезнев, В.В.Сергеева, В.Л.Скрипко, В.Д.Топорков, В.В.Торгашов, А.Т.Черный, Л.И.Шувалов и другие ученые Советского Союза.В разработку методов усиления слабых грунтов внесли большой вклад советские ученые М.Ю.Абель /1,2 /, П.А.Коновалов, Б.И.Долматова /35,50 /, Ильичева, В.Б.Швец /92, 93 / .Наиболее важные разработки и внедрение способов закрепления грунтов в практику строительства проводятся институтами ВНИИОСП им.Н.М.Герсеванова Госстроя СССР, Ростовским ПромстройНИпроектом, Московским Государственным университетом им.М.В.Ломоносова, РГУ, НИИ Ленинграда, НИИ Ташкента, НИИ Киева, проектными и производственными организациями (В/О Гидроспецстрой, Гидроспецпроект, Фундаментпроект, Мосинжстрой, Укрвосток ГИИНГЙЗ г.Харькова и др.)/27,34,46,68,69,70,71, 77, 82, 89, 93 / и кафедрами вузов (ЛИСИ, КИСИ, ВИСИ, ХИСИ, ХЙИКС, ХИМЭСХ, ДИСИ, Ровенским ИВХИ). В этих организациях в последние годы разработаны ряд нормативных документов / 66,67,68,69, 70 /, Широкое, распространение различные способы закрепления грунтов получили за рубежом. В Японии, Франции, Великобритании, Италии, Швеции, ОШ и др. Созданы специализированные фирмы, занимающиеся вопросами закрепления грунтов. Ряд институтов Польши, Румынии и Германии ведут также разработки различных способов усиления грунтов. Например, во Франции значительный вклад в развитие теории и практики закрепления внесли работы Каррона, М.Дюрье, Г.Ka^aбeфop. Страна располагает специализированной организацией по закреплению грунтов. В лаборатории французских фирм "Солетанш" и "Набель-Бозел", а также американской фирмы "Алеклив" разработали новую рецептуру силикатного раствора, основанную на применении в качестве коагулянта этилацетата ("Солетанш"), гликсоля ("Нобель-Бозел") и формамида ("Алкалив") / 46, 65 /.Вопросами закрепления грунтов в Венгрии занимается целый ряд исследователей, в числе котррых, в первую очередь, следует отметить Каррой Сой, Петрашевича, Грещика и Калемана / 47 /.В Румынии Бухарестский НИИ гидротехники разработал технические инструкции по закреплению лессов и плывунов путем электросиликатизации. В этой области занимается Балли, Антонеску, Стакулеску, Диану и др. / 12 /.В Польше закреплением грунтов занимается Р.Цебертович, К.Целинский, Р.Малищ и др. /73/.В настоящее время в Германии при закреплении грунтов пользуются методом Йоде - однорастворимым способом силикатизации.В качестве коагулянта используют цементный шлак, а также фосфорную кислоту / 57 /.Для закрепления грунтов в США применяются цементные, цемент но-глинистые и силикатные инъекционные растворы, а также водные растворы смолы АМ-9, (АМ-9 - патентованный закрепляющий раствор фирмы "Америка Симнамед Компани", состоящий из а1фйламйда и метилендиакриламида). Большой вклад в развитие закрепления грунтов в США внесли Е.Ф.Хаузер, Е.М.Даненберг, И.А.Хогентоглер и др. /65,73 /.В советской и зарубежной научно-технической литературе, а также учебной литературе по основаниям и фувдаментам рассмотрены лишь физико-химический процесс закрепления, рецептура составов растворов и мало уделяется внимания технологии и организации процессов закрепления основания/10,11, 36, 57, 60, 64, 84 /.Однако методы закрепления грунтов разрабатываются без должной теоретической Пазы, на основе лишь ограниченных опытных данных, полученных эмпирическим путем. Такой подход нельзя признать достаточно обоснованным. В связи с этим разработка новых и совершенствование существующих методов закрепления грунтов, оборудования технология и организация работ по закреплению гр|щтов с целью снижения трудоемкости и продолжительности работ являются актуальными проблемами современной строительной и инженерногеологической практики. Для этого необходимо исследовать особенности производства работ по закреплению осно ваний, определить степень влияния различных факторов на-етй параметры, закрепления, С учетом вышеизложенного, целью настоящих исследований является создание модели оптимизации процесса закрепления грунтов оснований, позволяющей определить эффективные методы производства работ и технологические параметры. Ik Область исследований: основания промышленных, гражданских, гидротехнических и сельскохозяйственных зданий и сооружений.Рабочая гипотеза исследований: закрепление лессовых, глинистых и песчаных грунтов оснований на основе силикатных, карбомидных и аммиачных расвторов (силикатизации, смолизация и стабилизация) позволяв значительно снизить затраты труда, стоимость и время выполнения работ по закреплению.Основные применяемые методы исследований: системно-структурный анализ, математическое моделирование, вероятностно-статистический и др.

Основные результаты исследований и разработок автором опубликованы в 7 статьях.

1. Абелев Ю.М., Абелев м.Ю. Основы проектирования и строительства на просадочных микропористых грунтах,- м.: стройиздат, 1968,- 165 с.

2. Абелев KJ.M.» Крутов в.И. возведение зданий и сооружений на насыпных грунтах.- м.: госстройиздат, 1962,- 145 с.

3. Акимов а.а. химические стойкие основания из закрепленного грунта,- В сб,: закреплением и уплотнение грунтов в строительстве: тезисы докладов на IX всесоюзном научно-техническом, совещании,- м.: Стройиздат, 1978,- С,40-42,

4. Арсан Арсан. повышение эффективности усиления оснований фундаментов реконструируемых зданий и сооружений, сборник научных трудов //эквномия материальных и энергетических ресурсвв в строительстве, киев, УМК. 1989.- С,4-9.

5. Балли p.f. результаты режима нагнетания закрепляющих жидкостей в грунт1 /irep. с румынского/ Изд-во института гидротехнических исследований. Бухарест, 1989. 12 с.

6. Баранов в.Н. Исследование прочностных свойств закрепленного силикатизацией лессового грунта: Автореф. дис. к.т.н.-ростов-на-дону, 1971.- 26 с.

7. Белостоцкий 0.Б., дамаскин Б.С'., Третяк Т.П. реконструкция промышленных предприятий.- киев: БуД1вельник, 1986. 144 с.

8. Беляков KJ.H., Резуник А.Ф., Федосенко Н.Н. Строительные работы при реконструкции предприятий.- м.: Стройиздат, 1986.-222 с

9. Беляков юр. и., романушко Е .Г. и др. средства механизации при реконструкции промышленных зданий,- киев: БУМвельник, 1987.- 142 с.

10. Беляков Ю.И., Снежко А.П. Реконструкция промышленных предприятий .-К.: Виша школа, головное изд-во, 1988, 255? с.

11. Бекетов А.К., Новоженин в.П. экономическая эффективность закЩрепления грунтов с использованием направленных разрывов.-// Страительное проектирование промышленных предприятий,- М.: 1981, № 5.- С.10-12.

12. Блескина Н.А., Федоров б.С. Глубинное закрепление грунтов синтетическими смолами,- м.t Стройиздат, 1980, 147 о.

13. Будников M.G., Недавний П.И., рыбальский В.И. Основы поточного строительства.- киев: гос.изд-во литературы по строительству и архитектуре УССР, 1981. 411 с.21. веселов в.А. преектирование оснований и фундаментов,- м.: Стройиздат, 1990, 303 с.

14. ВНИР, сб.В15, вып.2. устройство противофильтрационных завес, закрепление грунтов, понижение уровня грунтовых вод,-м.:Прейскурант, 1987, 44 с.

15. Гаевой А.Ф., ЗРан В.Д., Котляр н.И., пилигра мм с.С. Реконструкция промышленных объектов.- Харьков: 1990. вI с.2®. Гильман Я.Д., ГильманЕ.Д. усиление и восстановление зданий на лессовых просадочных грунтах.- м.: Стройиздат, 1989. 158 о.

16. ГОСТ 13079-81. силикат натрия растворимый,- м.: Изд-во Стандартов, 1983.

17. ГОСТ1 450-77. Хлористый кальций.- М.: 1978.

18. Губкина Д.Д., Арсан дрсан. эффективность уплотнения существующей застройки и материалы 31-й междунарддной научно-технической конференции. Сирия, г.лэтакия, 9-12 ноября 1991.

19. Губкин в.А., Газовая силикатизация; лессовых грунтво. двтореф. дис. канд.техн.наук.- м.: 1971,- 28 с.

20. Данилов Н.Н., Булгаков С.Н., Зимин м.П. технология и организация строительного производства.-М.: Стройиздат, 1988. 752 с.

21. Денисов в.И., кацов к.П. новая технология и оборудование для химического укрепления, сбор закрепления и уплотнение грунтов в отр-ве. Киев: БуД1вельник, 1974.- С.184-186.

22. Дидык в.П. Технология и организация ремонтно-строительного производства.-Киев: БуД1вельник, 1975. 255 с.

23. Дикмян л.Г. Организация жилищно -гражданского строительства. Справочник строителя.- м.: Стройиздат, 1990. 490 с.

24. Кезди д.А. Руководство по механике грунтов, применение механики грунтов в практике строительства /перев. с немец.- м.: Стройиздат, 1978. 239 с.

25. Кирнос В.М. Состояние договорных отношений при реконструкции промышленных предприятий.- м.: прошшленное строительство. 199I.- Л 10.- С.4-6.

26. Крлеениченко в.Г. технология монтажа металлических конструкций.- К.: Высшая школа, 1983. 208 с.50. коновалов п.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий.- М.: Стройиздат, 1988. 286 с.

27. Методические рекомендации по выбору технологии устранения проезд очное ти лессовых грунтов ш типа.- К.*. НШСКД981. 43 с.

28. Мулюков э.И. Из опыта химического закрепления грунтов в германии. основания, фундаменты и механика грунтэв. 1975. § 5.-С.44-45.

29. Налимов в.В. теория эксперимента.- м.: Наука, 1971. 280 с.

30. Основания и фундаменты, правила производства и приемки работ, СНИП У1-9-74- М.: Стройиздат, 1975. 96 с.

31. Основания, фундаменты и подземные сооружения . справочник проектировщика, /под ред.е .А.Сорочага/ .-М.: Стройиздат, 1985. 480 с.

32. Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к СНИП 3.02.01-83).- М.: Стройиздат, 1986. 566 с.

33. Пособие по химическому закреплению грунтов инъекций в промышленном и гражданском строительстве (к СНИП' 3.02.01-83).- М-: Стройиздат, 1986. 128 с.

34. Рекомендации по химическому закреплению лессовых грунтов /НИИОСП им.Н.М.Герсеванова.- М.: 1987. 44 с.

35. Ржаницын б.А. силикатизация песчаных грунтов.- м.: машстрой-издат, 1949. 143 с.

36. Ржаницын Б.А. химические закрепления грунтов в строительстве.-М.: Стройиздат, 1986. 263 с.

37. Райтман а.Р. деформации и повреждения зданий.- м.: Стройиздат, 1987. 158 с.

38. Смородинов м.и., ямандинов р.б. Из опыта устройства фундаментов и подземных сооружений в Японии.- основания, фундаментыи механика грунтов. 1980. $ 3.- С.27-28.

39. СНиП 3.02.01-83. Основания и фундаменты.- м.: Стройиздат,1983. 39 с.

40. СНИП 3.02.01-87. земляные сооружения, основания и фундаменты М.: Стройиздат, 1989. 14 с.

41. Цай Т.Н., лаврецкий JT.H., лейбман А.Е., Романова К.Г. Организация, экономика и управления строительством,- м.: Стройиздат, 1984. 367 с.91. цытович Н.А. Механика^ грунтов.- м.: Высшая школа, 1968. 258 с.

42. Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург л.К. Усиление и реконструкция фундаментов,- м.: 1985. 202 с.

43. Швец В.Б., Луиников в.В., швец н.С. Определение стриительных свойств грунтов, справочник пособие.- киев: БУД1вельник, 1981. 102 с.94. швиденко в.И. монтаж строительных конструкций.- к.: БУД1в ельник, 1973. 310 с.

44. Штоль Т.М., теличенко в.И., Феклин в.и. технология возведения подземной части зданий и сооружений.- м.: стройиздат, 1990. 286 с.

45. Юрданов а.П. Особенности глубинного обжига грунтов и перспективы его совершенствования,- м.: Основания, фундаментыф и механика грунтов. 1978. 6.- С.14-16.