64374

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ВЛАШТУВАННЯ БУРОНАБИВНИХ ПАЛЬ З ГІДРОФОБІЗОВАНИМ ПРОШАРКОМ У ПРОСАДОЧНИХ ҐРУНТАХ ІІ ТИПУ

Автореферат

Архитектура, проектирование и строительство

Відомо що при влаштуванні буронабивних паль в просадочних ґрунтах ІІ типу для зниження негативного тертя що діє у просадочному шарі та підвищення несучої здатності рекомендується застосовувати антифрикційні покриття поліетиленові плівки пластик бітумні матеріали.

Украинкский

2014-07-05

915 KB

0 чел.

17

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ»

ГРЕЦЬКИЙ ДЕНИС ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 624.154.536

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ВЛАШТУВАННЯ БУРОНАБИВНИХ ПАЛЬ З ГІДРОФОБІЗОВАНИМ ПРОШАРКОМ У ПРОСАДОЧНИХ  ҐРУНТАХ ІІ ТИПУ

05.23.08 технологія  та організація

промислового та цивільного будівництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ – 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Черкаському державному технологічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, професор

Донченко Павло Архипович,    

Черкаський державний технологічний університет, завідуючий кафедрою промислового та цивільного будівництва.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Гончаренко Дмитро Федорович, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, проректор з наукової роботи;

кандидат технічних наук, доцент Бєлявський Юрій В’ячеславович, Одеська державна академія будівництва та архітектури, доцент кафедри проектування, будівництва та експлуатації автомобільних доріг.

Захист відбудеться « 21 » жовтня 2010 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.085.01 при Державному вищому навчальному закладі «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а, ауд. 202.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного вищого навчального закладу «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» (49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а).

Автореферат розісланий 20 вересня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради             Т.С. Кравчуновська


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. При інтенсивному та масштабному освоєнні підземного простору міст та значному зносі об’єктів інженерної інфраструктури різко погіршується геоекологічний стан підземного простору. Особливо ці явища набувають поширення в умовах функціонування підприємств cільськогосподарського, тваринницького та харчового призначення. Агресивне середовище, що формується, сприяє розвитку корозійних процесів на заглиблених в ґрунтовий простір конструкціях. Цей вплив призводить до передчасного старіння, втрати міцності та подальшого виходу їх з ладу.

Відомо, що при влаштуванні буронабивних паль в просадочних ґрунтах  ІІ типу для зниження негативного тертя, що діє у просадочному шарі, та підвищення несучої здатності рекомендується застосовувати антифрикційні покриття (поліетиленові плівки, пластик, бітумні матеріали). Проте сьогодні не існує чіткої обґрунтованої технологічної послідовності з улаштування буронабивних паль з антифрикційними покриттями у просадочних ґрунтах ІІ типу.

Довговічність полімерних і бітумних матеріалів, що знаходяться в ґрунтовому середовищі, оцінюється приблизно у 40 років, а термін служби цих матеріалів у таких агресивних умовах складає близько 1520 років. При влаштуванні антифрикційного покриття буронабивних паль у відомих технологіях перевага надається створенню властивостей максимального ефекту ковзання, захисна функція цього покриття від агресивних процесів не береться до уваги. Досить часто застосовуються матеріали антифрикційних покриттів, що взагалі є нестійкими до агресивного впливу ґрунтового середовища.

Відомо, що фундаменти будівель та споруд І-ІІ групи капітальності належать до конструкцій підвищеної надійності та таких, що повинні експлуатуватися досить тривалий час. Отже, за існуючих умов експлуатації, антифрикційні покриття буронабивних паль необхідно захищати від взаємодії з навколишнім ґрунтовим середовищем з метою збільшення їх експлуатаційних характеристик та терміну служби. Тому розробка нової технології влаштування буронабивних паль з захищеним антифрикційним шаром у просадочних ґрунтах ІІ типу буде визначатися підвищенням довговічності та надійності як антифрикційного шару, так і буронабивної палі.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності з науковим напрямком досліджень кафедри промислового та цивільного будівництва Черкаського державного технологічного університету та відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України №409 від 05.05.1997 р. “Про забезпечення надійності і безпечної експлуатації будинків, споруд та інженерних мереж”.

Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційної роботи полягає в розробці технології влаштування буронабивних паль довжиною до 10 м в просадочних ґрунтах ІІ типу мегаполісів, сільськогосподарських, харчових, тваринницьких підприємств.

Для досягнення поставленої мети сформульовані та вирішені наступні завдання:

 аналіз відомих технологій улаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу, їх класифікація та виявлення недоліків при влаштуванні;

 розробка теоретичних основ та проведення математичних моделювань, натурних експериментів процесів впливу буферного прошарку з гідрофобізованого ґрунту на залишковий ресурс антифрикційних покриттів буронабивних паль;

 дослідне та аналітичне визначення технологічних параметрів та розробка технологій влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком з місцевого ґрунту;

 формування нових конструктивнотехнологічних рішень, їх проектування і виробниче впровадження у практику будівництва.

Об'єкт дослідження  технологічні операції влаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу з антифрикційним покриттям.

Предмет дослідження – технологічні та організаційні параметри влаштування буронабивних паль в просадочних ґрунтах ІІ типу.

Методи дослідження: метод експертних оцінок і загальна теорія систем використані при обґрунтуванні та виборі чинників, що впливають на властивості гідрофобізованих ґрунтів; методи математичної статистики і моделювання при обробці експериментальних даних; аналіз і синтез при розробці нових конструктивно-технологічних рішень, що реалізували отримані теоретичні та експериментальні результати в практичні проекти.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному:

запропоновано при влаштуванні буронабивних паль застосування в якості захисту від агресивного ґрунтового середовища прошарку з гідрофобізованого ґрунту; одержано модельні залежності з підтвердженням експериментальними даними процесів впливу гідрофобізованого прошарку на антифрикційне покриття буронабивних паль протягом часу експлуатації (вперше);

обґрунтовано методи проведення технологічних операцій та дослідно виявлено граничні значення технологічних параметрів при влаштуванні буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу (дістало подальший розвиток);

розроблено технологічні послідовності влаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу з застосуванням прошарку з гідрофобізованого ґрунту (вперше).

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:

розроблено та науково обґрунтовано технічні та технологічні рішення, використання яких дозволяє істотно підвищити експлуатаційний ресурс буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу;

дослідно та аналітично виявлено граничні значення технологічних параметрів та факторів, що дозволяють отримати найбільш раціональну до впровадження технологічну послідовність влаштування буронабивних паль;

розроблено і реалізовано на практиці технологію влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу;

– розроблено технологічну карту та впроваджено технологію влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу при будівництві конвейєрного цеху заводу з виготовлення вантажних автомобілів «ISUZU» корпорації «Богдан» в м. Черкаси за рахунок застосування більш дешевого методу захисту від негативного впливу ґрунтового середовища в порівнянні з традиційними; розрахунок економічного ефекту на об’єкті склав 292 922,79 грн., що в перерахунку на 1 буронабивну палю становить 2176,24 грн.

Особистий внесок здобувача в наукові праці, опубліковані у співавторстві, полягає в наступному :

- класифіковано технології влаштування буронабивних пальових фундаментів у просадочних ґрунтах ІІ типу, виявлено недоліки, визначено раціональні технології до вдосконалення [12, 16, 25 ];

  •     класифіковано негативні чинники, що руйнують фундаментні конструкції, заглиблені у просадочні ґрунти ІІ типу, виконано постановку шляхів протидії негативним впливам [8];
  •     виявлено та визначено механізм впливу гідрофобізованих ґрунтів на антифрикційне покриття буронабивних паль та розроблено математичну модель стану покриття протягом часу експлуатації [5, 9];
  •     обґрунтовано застосування прошарку з гідрофобізованого ґрунту для підвищення терміну експлуатації антифрикційного покриття пальового фундаменту, розроблено спосіб отримання бітумного в’яжучого для приготування гідрофобізованих ґрунтів [7, 10, 20];
  •    розроблено технологічні послідовності виконання робіт з улаштування буронабивних пальових фундаментів у просадочних ґрунтах ІІ типу, розроблено технологічні схеми з гідрофобізації ґрунтів [14, 15, 21, 24].

Апробація результатів дисертації. Основні наукові положення і результати дисертаційної роботи доповідалися на:

- Всеукраїнській науково-практичній конференції „Розвиток наукових досліджень '2005” (м. Полтава, 7–9 листопада 2005 р.);

- IІІ, ІV Міжнародних науково–практичних інтернет–конференціях „Стан сучасної будівельної науки” (м. Полтава, 12–19 травня 2005 р., 12-20 травня 2006 р.);

- Всеукраїнській науково–практичній конференції „Наукові дослідження – теорія і експеримент” (м. Полтава, 15–17 травня 2006 р.);

- ІІ Міжнародному науково-практичному семінарі „Методи підвищення ресурсу міських інфраструктур” (м. Харків, 1–2 листопада 2006 р.);

- Міжнародній науково-практичній конференції „Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика” ( м. Дніпропетровськ, 11–12 жовтня 2007 р.).

Публікації. Результати досліджень висвітлені в 25 публікаціях, в тому числі 16 статтях, з яких 14 – у наукових фахових виданнях, що входять до переліку, затвердженого ВАК України, 4 тезах доповідей та 5 патентах України на корисну модель.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел зі 151 найменування та 2 додатків на 42 сторінках. Дисертація включає 21 таблицю і 56 рисунків. Загальний обсяг дисертації складає 232 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі сформульовано актуальність теми, мету і завдання дослідження, обґрунтовано наукову новизну і практичне значення одержаних результатів, зазначений особистий внесок здобувача в наукові праці, опубліковані у співавторстві, а також наведені дані щодо апробації результатів дисертації та публікацій.

У першому розділі виконаний літературний огляд та класифікація способів улаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтових умовах ІІ типу. З досвіду будівництва було виявлено, що застосування паль у подібних геологічних умовах повинно проводитись з обов’язковою прорізкою просадочної товщі та при наявності антифрикційного шару (шару ковзання) для зменшення негативного тертя по тілу буронабивної палі.

Значний внесок у розвиток будівництва на просадочних ґрунтах внесли такі вітчизняні вчені, як Ю.М. Абелєв, Б.В. Бахолдін, В.І. Берман,  П.М. Єрмошин, В.І. Крутов, І.М. Литвинов, М.С. Метелюк та інші.

Найбільш перспективними антифрикційними матеріалами буро-набивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу та такими, що влаштовуються з мінімальними показниками трудомісткості, є поліетиленова плівка, полімерні оболонки, пластики.

Аналіз технології влаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу з антифрикційним покриттям виявив ряд недоліків: велика трудомісткість влаштування антифрикційного шару, складність отримання якісного покриття і недостатня довговічність та експлуатаційна надійність буронабивних паль фундаментів будівель І-ІІ групи капітальності, складність процесів по зануренню арматурного каркасу, неефективність застосування стандартних методів бетонування палі з одночасним влаштуванням гідрофобізованого прошарку.

Згідно досвіду використання газо– та водонепроникних гідрофобізованих ґрунтів (коефіцієнт фільтрації менше 10-8 м/с) у автодорожньому будівництві та при прокладці підземних трубопроводів, зроблено припущення про можливість застосування непроникних гідрофобізованих ґрунтів (ГФГ) при влаштуванні буронабивних паль з обов’язковим проведенням структурного моделювання та математичних розрахунків впливу прошарку на антифрикційний шар, дослідного та аналітичного дослідження технологічної можливості влаштування паль.

Другий розділ присвячений теоретичним та експериментальним методикам дослідження технології влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу. Теоретично обґрунтовано механізми  взаємодії скелету ґрунту з органічними в’яжучими продуктами і встановлено типи утворюваних ними структур. Проведений кількісний аналіз фізико-механічних властивостей при гідрофобізації ґрунтів, перевірена можливість захисту конструкцій буронабивної палі від негативних корозійних процесів. Досліджені фізикомеханічні властивості гідрофобізованих ґрунтів показали зменшення водонасичення та набухання, газопроникності та корозійної активності.

Експериментально доведено можливість використання в якості матеріалу під гідрофобізацію місцевого лесового ґрунту з обов’язковим перемішуванням  піщаною сумішшю. На основі проведених досліджень за оцінкою фізикомеханічних показників сумішей гідрофобізованого ґрунту був визначений оптимальний склад лесового ґрунту і піщаної суміші.

Розроблено моделі стану антифрикційного покриття в ґрунтових умовах та впливу на нього прошарку з гідрофобізованого ґрунту. Найбільш достовірною та реально можливою методикою проведення досліджень, на думку автора, є досвід будівництва трубопровідного транспорту, де критерієм якості ізоляційного покриття протягом часу експлуатації є інтегральна величина – перехідний опір, що оцінює захисну здатність системи „конструкція – покриття – ґрунт”.

Теоретичні розрахунки та математичне моделювання процесів руйнування та оцінка впливу прошарку з гідрофобізованого ґрунту на залишковий ресурс антифрикційного покриття буронабивної палі показали, що ресурс покриття збільшується при наявності прошарку з гідрофобізованого ґрунту на 5060% у порівнянні з варіантом без прошарку.

Для підтвердження теоретичних даних був проведений комплекс натурних досліджень. Були проведені дослідження впливу прошарку з гідрофобізованого ґрунту на властивості полімерного покриття протягом часу експлуатації. Методика проведення експерименту полягала у наступному: виготовлялися бетонні зразки, що обгорталися полімерним покриттям, половина з яких встановлювалась у форми більшого діаметру, та заповнювали порожнини гідрофобізованим ґрунтом. При цьому перед обгортанням полімерним покриттям під покриття встановлювались металеві електроди. Зразки з гідрофобізованим прошарком та без нього занурювались у звичайний ґрунт, який зволожувався протягом експерименту агресивними водними розчинами:  1 4,4% розчином сульфіту натрію; 2 розчином 8% сусла. Навколо зануреного зразка у грунт встановлювались металеві електроди. Виміри перехідного опору «електрод під покриттям електрод у ґрунті» проводилися кожного місяця, загальний строк випробування склав 1 рік.  Порівнюючи теоретичні та експериментальні дані, можна зробити висновок, що наявність гідрофобізованого прошарку навколо анти-фрикційного покриття буронабивної палі збільшує її довговічність на 5060% (рис. 1) у порівнянні з варіантом без наявності прошарку.

Проводилось дослідне визначення основних технологічних параметрів, які впливають на процес бетонування буронабивних паль. Розроблено методику проведення експерименту для обґрунтування та дослідження технологічних параметрів бетонування – напірним способом. Лабораторний стенд для дослідження напірного бетонування показано на рис. 2. Сутність досліджень полягала в наступному. Нагнітальний трубопровід 2 встановлювався в інвентарний циліндр 4 так, щоб між піддоном 5 і нижнім кінцем трубопроводу 2 залишався зазор не менше 60 мм, циліндр 4 заповнювався безперервно бетонною сумішшю до відмітки 1000 мм. При цьому через кожних 250 мм підйому бетонної суміші в циліндрі 4 проводилися виміри величини гідродинамічного тиску в напірному трубопроводі 2 за показниками манометрів 3. Досліди проводилися з використанням напірних трубопроводів діаметром 100, 125 і 150 мм. Швидкість нагнітання бетонної суміші в напірному трубопроводі змінювалася в межах 0,41,0 м/с, що забезпечувало стійкий режим нагнітання.

        Перехідний опір, Ом·м2 

                Місяці

Рис. 1. Зміна перехідного опору при наявності навколо зразка

буронабивної палі гідрофобізованого прошарку та без нього

 

Для виявлення характеру впливу арматури на величину опору підйому бетонної суміші в циліндр встановлювався просторовий арматурний каркас круглого перерізу. Встановлені закономірності розповсюдження бетонних сумішей при їх безперервному нагнітанні в свердловину дозволили зробити припущення, що наявність арматурного каркасу в свердловині не впливає на процес нагнітання і розповсюдження бетонної суміші в свердловині. Це підтвердили результати експерименту, які показали, що значення опорів підйому бетонних сумішей в свердловині не залежать від наявності арматурного каркасу (табл. 1).

Рис. 2. Лабораторний стенд для дослідження напірного бетонування:

1 – нагнітальна  установка; 2 – змінний напірний трубопровід;
3 – манометри;
 4 – інвентарний роз'ємний циліндр; 5 – герметичний піддон

Таблиця 1

Опір підйому бетонних сумішей при їх безперервному нагнітанні в інвентарні циліндри

Висота підйому суміші у циліндрі, Н, мм

Значення опору підйому бетонних сумішей рухливістю 14 см, МПа

циліндру діаметром

600 мм з арматурним каркасом

циліндру діаметром

600 мм без арматурного каркасу

діаметри напірного бетоноводу, мм

100

125

150

100

125

150

250

0,140

0,139

0,142

0,139

0,140

0,140

500

0,156

0,157

0,160

0,152

0,169

0,168

750

0,175

0,178

0,175

0,174

0,180

0,176

1000

0,199

0,199

0,198

0,200

0,198

0,199

За допомогою створення експериментальної моделі процесу бетонування буронабивної палі напірним методом було досліджено та виявлено граничні межі факторів, що впливають на процес бетонування: рухливість бетонної суміші більше 12 см, значення опору підйому бетонних сумішей – 0,1560,246 МПа, раціональний тиск нагнітання бетонної суміші – 1,0–2,0 МПа.

Третій розділ присвячений дослідженню параметрів улаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу.

Для визначення оптимального дозування органічного в’яжучого при гідрофобізації ґрунтів було вибрано п'ять основних фізико-механічних властивостей: корозійна активність; набухання; водонасичення; газопроникність; опір стисненню. Оскільки властивості незалежні одна від одної, для визначення оптимального значення дозування в’яжучого можна використовувати принцип суперпозиції, тобто оптимальне значення визначатиметься, виходячи з сумарної зміни цільової функції під впливом досліджуваних параметрів. При цьому необхідно враховувати, що частина доданків цільової функції повинна досягати максимального значення, а інша мінімального. Графічна залежність цільової функції має виражений максимум при дозуванні в’яжучого – 10–11% від маси ґрунту.

Технологічні можливості влаштування прошарку з гідрофобізованого ґрунту заданої мінімальної товщини визначаються рядом чинників: способом влаштування буронабивної палі, можливостями механізації, технологією його подачі у свердловину. Тому, виходячи зі зменшення вартості робіт, безпечної роботи засобів механізації та більшої технологічності проведення робіт, рекомендується товщина прошарку гідрофобізованого ґрунту –150–200 мм (рис. 3).

Аналітичне визначення надлишкового тиску нагнітання Рн  при напірному бетонуванні буронабивних паль, що створюється бетононасосною установкою, визначається за формулою:

            (1)

де  ρбс – щільність бетонної суміші, кг/м3;

         hбс – висота стовпа бетонної суміші в свердловині, м;

         Sп.сд поверхня зрушення бетонної суміші, м2;

         Fтр  площа перетину напірного бетоноводу, м2;

        ΔРо – питомий опір підйому бетонної суміші в свердловині на 1 м, МПа; 

         dтр  – діаметр напірного бетонопроводу, м;

         dя – діаметр ядра, м;

         hс – висота підйому бетонної суміші в свердловині, м.

Для аналітичного визначення надлишкового тиску нагнітання Рн при влаштуванні гідрофобізованого прошарку буронабивної палі, що необхідний для нагнітання суміші гідрофобізації, застосовуємо формулу:

Рис. 3. Залежність питомих капіталовкладень від товщини прошарку гідрофобізованих ґрунтів

    (2)

де lпр, lкол(пов) – довжина прямих ділянок трубопроводу та поворотних відповідно, м;

    dтр – діаметр бетонопроводу, м;

    Q – продуктивність бетононасосу, м3/год;

     ρс. – щільність суміші гідрофобізації, кг/м3;

         hс – висота суміші гідрофобізації в процесі подачі, м;

         dя – діаметр ядра, м;

         km – безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив місцевих опорів, km=0,67.

Аналіз теоретичних та експериментальних залежностей питомого опору підйому бетонної суміші в свердловині при напірному бетонуванні та його дослідна перевірка дозволили визначити оптимальні технологічні параметри: рухливість бетонної суміші – 12–16 см, концентрація піщаного заповнювача – 40–50% від загальної маси заповнювачів, оптимальна швидкість нагнітання суміші – 0,4–1,0 м/с, діаметри напірних бетонопроводів –100–150 мм. Практичним впровадженням технології влаштування буронабивних паль з дотриманням оптимальних параметрів бетонування було визначено максимальні та мінімальні значення інтенсивності бетонування – 3,5–57,33 м32·год, швидкості підйому суміші у свердловині – 0,052–0,104 м/с, часу бетонування палі – 1,28–4,5 хв.

Випробування тиску нагнітання суміші гідрофобізації показали, що оптимальний тиск нагнітання знаходиться в межах 2,0–3,0 МПа при вологості вихідної ґрунтово–піщаної суміші – 10–25 %, виходячи з вихідної вологості визначено рухливість суміші гідрофобізації – 6–8 см. Економічно обґрунтовано шляхи підвищення зручності при вкладанні суміші за рахунок додавання розріджувачів, підвищення рухливості суміші гідрофобізації до 10–14 см можливе за рахунок розрідження бітумним в’яжучим мазутом М 100 в кількості 1,5–5 % від загальної маси в’яжучого при збільшенні вартості робіт всього на 10–11 %.

Четвертий розділ присвячений розробці та впровадженню технології влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу.

Одним із головних завдань при розробці нових технологій стало обґрунтування технологічних параметрів виробництва робіт на основних етапах виготовлення буронабивних паль. Проведені дослідження та аналіз технологічних параметрів у виробничих умовах дозволили сформулювати та обґрунтувати основні технологічні вимоги до виконання робіт.

Після закінчення бетонування буронабивної палі виникає необхідність у вилученні обсадних труб зі свердловини до початку твердіння бетону. Причому є необхідність в обґрунтуванні робочого зусилля вібратору задля непорушності влаштованих конструкцій паль. Дослідними перевірками встановлено, що зусилля на гаку крана при вилученні обсадної труби може бути виражено залежністю:

                             ,                                  (3)

де  Nвилуч – зусилля вилученню зі свердловини, Н;

          – зовнішній діаметр обсадної труби, м;

    – густина сталі обсадної труби, кг/м3;

    – товщина стінки обсадної труби, м;

    – довжина обсадної труби, м;

   Kгр  –  коефіцієнт тертя сталі по ґрунту, Kгр = 0,6÷1,0;

         Kмат – коефіцієнт тертя внутрішньої поверхні труби по матеріалу заповнення, Kмат = 0,25÷0,45.

Як випливає з формули (3), на зусилля вилучення найбільше впливають коефіцієнти тертя сталі по матеріалу заповнення (бетон, гідрофобізована суміш). Тому зменшення впливу тертя на процес вилучення досягається шляхом нанесення на поверхню сталевих обсадних труб покриття з розрідженого составу епоксидних смол, після твердіння составу обсадну трубу використовують як інвентарну. Аналіз порівняння зменшення зусилля на гаку крану при вилученні звичайних та інвентарних обсадних труб (з епоксидним шаром, що попередньо нанесений) показав, що нанесення епоксидного шару зменшує зусилля на гаку крану на 4050 % у порівнянні з варіантом без нанесення.

Розроблено способи влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу, за результатами яких згідно техніко-економічного порівняння був визначений оптимальний.

Технологічну послідовність операцій по влаштуванню буронабивних паль представлено на рис. 4.

Влаштування свердловин під буронабивні палі в просадочних ґрунтах ІІ типу виконується за допомогою бурової установки СО-1200. Глибина свердловини повинна бути 8–10 м.

Влаштовують свердловину під захистом інвентарної обсадної труби відповідного діаметру (зовнішня обсадна труба), діаметр свердловини більший за діаметр буронабивної палі на 200300 мм, на всю товщу просадочного шару.

 Після повного влаштування свердловини (досягнення ґрунту з модулем деформації Е≥20 МПа), гусеничним краном МКГ-16М опускають у свердловину обсадну трубу (внутрішню) діаметром, який дорівнює діаметру майбутньої палі. Перед зануренням внутрішньої обсадної труби на її поверхню наносять антифрикційне покриття буронабивної палі з полімерного еластичного матеріалу. Процес нанесення виконують переважно вручну, інвентарну обсадну трубу з шаром епоксидної смоли обгортають двома-трьома смугами поліетиленової стрічки. Для утримання смуг поліетиленової стрічки у свердловині в момент вилучення обсадної труби (внутрішньої) її нижні кінці заводять на днище труби, де вони в подальшому при бетонуванні прижимаються вагою вкладеного бетону.

Рис. 4. Технологічна послідовність улаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу:

1 – буровий станок СО-1200; 1а – буровий ствол; 2 – зовнішня інвентарна обсадна труба; 3 – бетонний сердечник для фіксації нижнього кінця внутрішньої обсадної труби; 4 – антифрикційний шар з полімерного матеріалу; 5 – внутрішня інвентарна обсадна труба; 6 – вертикальна ділянка трубопроводу при нагнітанні гідрофобізованої суміші; 7 – гусеничний кран;

8 – вертикальна ділянка бетонопроводу при нагнітанні бетонної суміші;

9 – буферний шар з гідрофобізованого ґрунту; 10 – бетонна суміш буронабивної палі; 11 – арматурний каркас;

І – буріння свердловини під захистом інвентарної обсадної труби;
ІІ – занурення внутрішньої інвентарної обсадної труби в свердловину з попередньо влаштованим антифрикційним покриттям;
III – утворення  гідрофобізованого буферного прошарку; IV – вилучення зовнішньої інвентарної обсадної труби з свердловини; V – бетонування тіла буронабивної палі; VІ – вилучення внутрішньої інвентарної обсадної труби з свердловини; VІІ – готова буронабивна паля

Для фіксації внутрішньої обсадної труби у гирлі свердловини та збереження сталості геометричних розмірів гідрофобізованого прошарку по висоті свердловини при влаштуванні буронабивної палі, перед встановленням внутрішньої труби у свердловину за допомогою крану опускають бетонну оболонку висотою 150–200 мм. Бетонна оболонка має зовнішній діаметр, який дорівнює внутрішньому діаметру зовнішньої обсадної труби, внутрішній діаметр оболонки дорівнює зовнішньому діаметру внутрішньої труби. Бетонна оболонка залишається після завершення бетонування в свердловині. На рівні поверхні землі обсадну трубу обжимають кондуктором задля непорушності в процесі виконання робіт.

Далі виконують подачу готової гідрофобізованої суміші у пазухи, простір між стінками свердловини та трубою (об’ємом V = 0,785(dп+0,3)2·hп, де dп, hп – діаметр та довжина тіла палі відповідно), що утворює навколо труби зовнішній гідрофобізований ґрунтовий прошарок. Влаштування прошарку з гідрофобізованого ґрунту ведеться шляхом подачі у простір між обсадними трубами готової суміші по системі вертикальних та горизонтальних трубопроводів діаметром 125 мм під гідравлічним тиском 3,0–4,0 МПа за допомогою бетононасосу. Вертикальна ділянка бетонопроводу за допомогою крану МКГ-16М занурюється у простір між зовнішньою і внутрішньою обсадними трубами, не доходячи до рівня дна свердловини на 300–400 мм. Попередньо приготовлену гідрофобізовану суміш з рухомістю 12–16 см подають по трубопроводах під гідравлічним тиском, по мірі заповнення вертикальну ділянку піднімають.

Були розроблені технологічні послідовності приготування гідрофобізованих ґрунтів безпосередньо на будівельному майданчику, виходячи з обсягу їх застосування.

Після влаштування гідрофобізованого прошарку приступають до вилучення зовнішньої обсадної труби за допомогою крану МКГ-16М та навісних вібраторів HVR-60, попередньо надавши трубі зворотно-обертальні рухи.

Арматурний каркас, для зменшення трудомісткості при зануренні, слід вносити в свердловину до початку бетонування тіла палі.

Для бетонування буронабивних паль застосовувались стаціонарні бетононасоси фірми «Mecbo», тиском подачі бетону – 5÷7 МПа, діаметром трубопроводів 125 мм.

До початку бетонування вертикальна ділянка бетонопроводу за допомогою крану МКГ-16М встановлюється на дно свердловини, не доходячи до рівня дна свердловини на 300–400 мм. Оптимальна швидкість нагнітання становить 0,6÷1,0 м/с, що відповідає інтенсивності бетонування від 10 до 75 м32·год, залежно від геометричних параметрів паль. Загалом тиск при нагнітанні бетонної суміші повинен коливатися у межах 1,5÷2,5 МПа.

Після закінчення бетонування приступають до вилучення зі свердловини внутрішньої обсадної труби. Для вилучення обсадних труб доцільно використовувати вантажопідйомні гусеничні крани МКГ-16М, додатково на поверхні обсадної труби при її вилученні встановлюються навісні вібратори HVR-60.

Технологія влаштування буронабивних паль була впроваджена при влаштуванні пальових фундаментів під залізобетонний каркас конвейєрного цеху заводу з виготовлення вантажних автомобілів «ISUZU» корпорації «Богдан» в м. Черкаси. Економічний ефект при влаштуванні пальових фундаментів в порівнянні зі звичайною стандартною технологією склав 292922,79 грн., що в перерахунку на 1 буронабивну палю становить 2176,24 грн.

ВИСНОВКИ

На підставі виконаних досліджень, викладених в дисертаційній роботі, обґрунтовані, сформульовані і реалізовані пропозиції, сукупність яких можна кваліфікувати як теоретичне узагальнення і нове вирішення актуального науково-прикладного завдання розробки технології влаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу з гідрофобізованим прошарком, що полягає у наступному:

1. Виявлено, що існуючі технології влаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу з антифрикційним покриттям мають низку недоліків: велика трудомісткість влаштування антифрикційного шару, складність отримання якісного покриття і недостатня довговічність та експлуатаційна надійність буронабивних паль фундаментів будівель та споруд ІІІ групи капітальності, складність процесів щодо занурення арматурного каркасу, неефективність застосування стандартних методів бетонування палі з одночасним влаштуванням гідрофобізованого прошарку.

2. Обґрунтовано можливість, згідно фізико-хімічного розгляду процесів, що виникають при гідрофобізації ґрунтів, розробки технології влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу з захищеним від зовнішнього агресивного впливу антифрикційним покриттям. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження дозволяють встановити, що антифрикційне покриття буронабивної палі, яке виконане за новою технологією з гідрофобізованим прошарком, буде мати збільшення терміну служби у середньому на 50–60 %.

3. Досліджено граничні межі факторів, що впливають на процес бетонування: рухомість бетонної суміші – більше 12 см, значення опору підйому бетонних сумішей – 0,1560,246 МПа, раціональний тиск нагнітання бетонної суміші – 1,0–2,0 МПа. Експериментально встановлено, що опір підйому бетонної суміші не збільшується при знаходженні арматурного каркасу у свердловині на момент бетонування.

4. Визначено оптимальний вміст в’яжучого у гідрофобізованому ґрунті – 10–11 % від маси ґрунту. За результатами зіставлення факторів застосування можливої механізації, параметрів технологій влаштування буронабивних паль, умов безпечності робіт, питомих капіталовкладень та раціональної трудомісткості рекомендовано товщину прошарку з гідрофобізованого ґрунту – 150–200 мм.

5. Згідно аналізу теоретичних та дослідних залежностей питомого опору підйому бетонної суміші в свердловині при напірному бетонуванні визначено оптимальні технологічні параметри: рухливість бетонної суміші – 12–18 см, концентрація піщаного заповнювача – 40–50 % від загальної маси заповнювачів, оптимальна швидкість нагнітання суміші – 0,4–1,0 м/с, діаметри напірних бетонопроводів –100–150 мм. Визначено максимальні та мінімальні значення інтенсивності бетонування – 3,5–57,33 м32·год , швидкості підйому суміші у свердловині – 0,052–0,104 м/с, часу бетонування палі – 1,28–4,5 хв шляхом практичного впровадження технології влаштування буронабивних паль. Отримано значення оптимального тиску нагнітання суміші гідрофобізації – 2,0–3,0 МПа при вологості ґрунтово-піщаної суміші – 10–25%.

6. Виявлено аналітичні залежності для визначення розрахункового зусилля, необхідного для вилучення обсадних труб після закінчення операцій з влаштування буронабивної палі. Для зменшення тертя по поверхні обсадних труб запропоновано застосування інвентарних труб з попереднім нанесенням покриття з розчину епоксидних смол, що дає зменшення зусилля по вилученню труб на 40-50%. Встановлено залежності інтенсивності бетонування буронабивних паль, що враховують геометричні параметри паль, терміни початку бетонування, терміни початку твердіння бетону та дозволяють визначати необхідний для заданої інтенсивності укладання тиск нагнітання сумішей і за ним здійснювати раціональний вибір бетононасосного устаткування.  

7. Впровадженням розробленої технології влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у просадочних ґрунтах ІІ типу стало влаштування пальових фундаментів під залізобетонний каркас конвейєрного цеху заводу з виготовлення вантажних автомобілів «ISUZU» корпорації «Богдан» в м. Черкаси. Економічний ефект від впровадження технології влаштування буронабивних паль на вищезгаданому об’єкті склав 292922,79 грн., що в перерахунку на 1 буронабивну палю становить 2176,24 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

  1.  Грецький Д.В. Проблематика явищ, що виникають при зведенні і експлуатації будинків та споруд на просадочних ґрунтах / Д.В. Грецький // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2005. – № 2. – С. 109–112.
  2.  Грецький Д.В. Деякі особливості проектування пальових фундаментів у складних інженерно-геологічних умовах/Д.В. Грецький//Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2005. – № 4. – С. 5–10.
  3.  Грецький Д.В. Щодо впливу біокорозійних процесів в умовах просадочних товщ на конструкції буронабивних паль/Д.В. Грецький // Вісник Черкаського державного технологічного університету.–2006. – № 1. – С. 3–7.
  4.  Грецький Д.В. Негативний вплив біокорозійних процесів на заглиблені у слабкі ґрунти будівельні конструкції / Д.В. Грецький//Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна.–Д.: Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2006. – Вип. 11. – С. 181–184.
  5.  Грецький Д.В. Довговічність антифрикційного покриття пальового фундаменту у просадочних ґрунтах ІІ типу / П.А. Донченко, В.М. Коновал, Д.В. Грецький // Будівельні конструкції. – К.: НДІБК, 2006. – Вип. 65. – С. 276–283 (автору належить розробка математичної моделі стану анти-фрикційного покриття пальового фундаменту протягом часу експлуатації).
  6.  Грецький Д.В. Щодо причин появи біодеструкцій будівельних конструкцій, що заглиблені у ґрунтовний простір міст / Д.В. Грецький // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. – Рівне: НУВГП, 2006 . – Вип. 3 (35). – С.118–125.
  7.  Грецький Д.В. Підвищення довговічності конструкції пальового фундаменту у просадочних ґрунтах ІІ типу / П.А. Донченко, Д.В. Грецький // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2006. –  Вип. 37.–С. 33–39 (автору належить обґрунтування застосування гідро-фобізованого прошарку для підвищення терміну експлуатації анти-фрикційного покриття пальового фундаменту).
  8.  Грецький Д.В. Щодо біокорозійного руйнування будівельних конструкцій /     В.М. Коновал, Д.В. Грецький // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2006. – № 4. – С. 8–14 (автору належить класифікація біокорозійних середовищ, що є руйнівними до фундаментних конструкцій ).
  9.    Грецький Д.В. Фізико-механічний механізм структуризації гідрофобізованих ґрунтів / В.М. Коновал, Д.В. Грецький // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2006. – № 3. – С. 3–7 (автору належить дослідне визначення фізико-механічних показників при гідрофобізації ґрунтів).
  10.     Грецький Д.В. Довговічність антифрикційного покриття пальового фундаменту у просадочних ґрунтах ІІ типу / П.А. Донченко, Д.В. Грецький // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2006. – Вип. 38. – С. 63–66 (автору належить обґрунтування застосування гідрофобізованого ґрунту в якості навколишнього прошарку для підвищення експлуатаційного ресурсу антифрикційного покриття пальового фундаменту).
  11.     Грецький Д.В. Визначення оптимального дозування в’яжучого для гідрофобізації ґрунтів / Д.В. Грецький // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2007. – Вип. 40. – С. 65–71.
  12.     Грецький Д.В. Ефективні технології влаштування пальового фундаменту з антифрикційним шаром у просадочних ґрунтах ІІ типу / П.А. Донченко, Д.В. Грецький, В.М. Коновал // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. – Вип. 15. – Д.: Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2007. – С. 175–178 (автору належить класифікація технологій влаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу, визначення раціональних до удосконалення ).
  13.     Грецький Д.В. Встановлення буронабивних пальових фундаментів з антифрикційним шаром у просадочних ґрунтах ІІ типу / Д.В. Грецький // Наука та інновації. – 2007. – Т.3. – №6. – С. 40–47.
  14.    Грецький Д.В. Удосконалення конструктивних та технологічних особливостей пальових фундаментів у просадочних ґрунтах ІІ типу /  В.М. Коновал, М.В. Шелегон,   Д.В. Грецький // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. – Вип. 20. – Д. Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2008.– С. 124–125 (автору належить розробка технологічної послідовності виконання робіт з влаштування пальових фундаментів у просадочних ґрунтах ІІ типу, розробка схем гідрофобізації ґрунтів).
  15.    Грецький Д.В. Влаштування буронабивних пальових фундаментів з антифрикційним шаром у просадочних ґрунтах ІІ типу / П.А. Донченко,  В.М. Коновал, Д.В. Грецький // Бетон и железобетон в Украине. – 2008. – №5 (45). – С.21-24 (автору належить розробка технологічних параметрів технології влаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу ).
  16.    Грецький Д.В. Технології будівництва та способи влаштування пальових фундаментів у просідаючих ґрунтах / А.В. Радкевич, В.М. Коновал, Д.В. Грецький // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – Одеса: Зовнішрекламсервіс, 2008. – Вип. № 29. – С. 334-340 (автору належить класифікація недоліків та переваг способів влаштування пальових фундаментів у просідаючих ґрунтах).
  17.    Пат. 10283 Україна, Е 02 D 5/52. Спосіб влаштування палі в слабких водонасичених глинистих ґрунтах/ Грецький Д.В.; заявник та патентовласник Черкаський державний технологічний університет. - № u200503136; заявл. 05.04.2005; опублік. 15.11.2005, Бюл. №11. – 4 с.
  18.    Пат. 10655 Україна, Е 02 D 27/32, Е 02 D 27/12. Cпосіб влаштування пальового фундаменту / Грецький Д.В.; заявник та патентовласник Черкаський державний технологічний університет. - № u200505222; заявл. 01.06.2005; опублік. 15.11.2005, Бюл. №11. – 5 с.
  19.    Пат. 10652 Україна, Е 02 D 27/12. Cпосіб влаштування пальового фундаменту/ Грецький Д.В.; заявник та патентовласник Черкаський державний технологічний університет. – № u200505218; заявл. 01.06.2005; опублік. 15.11.2005, Бюл. №11. – 4 с.
  20.    Пат. 20040 Україна, МПК (2006) C10C3/00. Спосіб отримання бітумного в’яжучого /Донченко П.А., Грецький Д.В.; заявник та патентовласник Д.В. Грецький. - № u200606487;  заявл. 13.06.2006; опубл. 15.01.2007, Бюл. № 1. – 6 с.
  21.    Пат. 25402 Україна, МПК (2006) E02D 27/12. Спосіб влаштування пальового фундаменту / Грецький Д.В., Коновал В.М.; заявник та патентовласник Д.В. Грецький. - № u200702928; заявл. 20.03.2007; опубл. 10.08.2007, Бюл. № 12. – 5 с.
  22.    Грецький Д.В. Проблеми будівництва  будинків та споруд  на слабких глинистих ґрунтах / Д.В. Грецький // Состояние современной строительной науки : IІІ междунар. научн.-практ. интернет-конф. : сб. научн. тр. - Полтава: Полтавский ЦНТЭИ, 2005. – С. 143–145.
  23.    Грецький Д.В. Особливості будівництва і проектування будівель на слабких ґрунтах / Д.В. Грецький // Розвиток наукових досліджень' 2005 : міжнар. наук.-практ. конф., 7–9 лист. 2005 р. : матеріали доповідей. – Полтава: «ІнтерГрафіка», 2005. –Т.8. – С. 142-144.
  24.    Грецький Д.В. Підвищення довговічності антифрикційного шару та пальового фундаменту в цілому у просадочних ґрунтових умовах ІІ типу / П.А. Донченко, Д.В. Грецький // Состояние современной строительной науки : IV междунар. научн.-практ. интернет конф.: сб. научн. тр. – Полтава: Полтавский ЦНТЭИ, 2006. – С. 163–167 (автору належить розробка технологічних параметрів технології влаштування буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу).
  25.    Грецький Д.В. Способи спорудження пальових фундаментів у просадочних ґрунтах ІІ типу / В.М. Коновал, Д.В. Грецький // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика: міжнар. наук.-практ. конф., 11–12 жовт. 2007 р.: тези доповідей. – Д.: Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2007. – С. 107–108 (автору належить розробка технологічної послідовності по влаштуванню буронабивних паль у просадочних ґрунтах ІІ типу, розробка схем гідрофобізації ґрунтів ).

АНОТАЦІЯ

Грецький Д.В. Розробка технології влаштування буронабивних паль з гідрофобізованим прошарком у  просадочних ґрунтах ІІ типу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 – технологія та організація промислового та цивільного будівництва. – Державний вищий навчальний заклад «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», Дніпропетровськ, 2010.

В дисертаційній роботі розглядається завдання розробки технології влаштування буронабивних паль з прошарком з гідрофобізованого ґрунту у просадочних ґрунтах ІІ типу.

Встановлено, що при влаштуванні буронабивних пальових фундаментів у просадочних ґрунтах ІІ типу обов’язковим є застосування антифрикційного покриття по тілу буронабивної палі. Виявлено, що несприятлива дія ґрунтового простору впливає на антифрикційне покриття та конструкції паль, зменшуючи при подальшій експлуатації несучу здатність та підвищуючи деформативність конструкцій. Вирішенням цих питань стало застосування буферного бар’єрного шару з гідрофобізованого ґрунту.

Проведені теоретичні та експериментальні дослідження дозволяють встановити, що антифрикційне покриття буронабивної палі, яке виконане за новою технологією з гідрофобізованим прошарком, буде мати збільшення терміну служби у середньому на 50 – 60%.

Впровадженням технології є влаштування буронабивних пальових фундаментів під залізобетонний каркас конвейєрного цеху заводу по виготовленню вантажних автомобілів «ISUZU» корпорації «Богдан» в м. Черкаси. Економічний ефект від впровадження технології влаштування буронабивних паль в порівнянні з традиційною технологією на вищезгаданому об’єкті склав 292 922,79 грн., що в перерахунку на 1 буронабивну палю становить 2176,24 грн.

Ключові слова: технологія влаштування буронабивних паль, технологічні параметри, напірне бетонування, трудомісткість, гідрофобізація, довговічність.

АННОТАЦИЯ

Грецкий Д. В. Разработка технологии устройства буронабивных свай с гидрофобизированной прослойкой в просадочных грунтах ІІ типа. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 – технология и организация промышленного и гражданского строительства. – Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», Днепропетровск, 2010.

В диссертационной работе рассматривается задача разработки технологии устройства буронабивных свай с прослойкой из гидрофобизированного грунта в просадочных грунтах ІІ типа.

Установлено, что при устройстве буронабивных свайных фундаментов в просадочных грунтах ІІ типа обязательным является применение антифрикционного покрытия по телу буронабивной сваи. Выявлено, что неблагоприятное действие грунтового пространства влияет на антифрикционное покрытие и конструкции сваи, уменьшая при дальнейшей эксплуатации несущую способность и повышая деформативность конструкций. Решением этих вопросов является применение буферной прослойки из гидрофобизированного грунта. Показано, что физико-химические процессы, которые возникают при гидрофобизации грунтов, приводят к возможности защиты конструкций буронабивных свай от отрицательных факторов прослойкой из гидрофобизированных грунтов.

Выявлено, что существующие технологии устройства буронабивных свай в просадочных грунтах ІІ типа с антифрикционным покрытием имеют ряд недостатков: большая трудоемкость устройства антифрикционного слоя и сложность его качественного получения, недостаточная долговечность и эксплуатационная надежность буронабивных свай фундаментов зданий и сооружений ІІІ группы капитальности, сложность процессов по погружению арматурного каркаса, неэффективность применения стандартных методов бетонирования сваи с одновременным устройством гидрофобизированной прослойки.

Обоснована возможность, согласно физико-химическому рассмотрению процессов, которые возникают при гидрофобизации грунтов, разработки технологии устройства буронабивных свай с гидрофобизированной прослойкой в просадочных грунтах ІІ типа с защищенным от внешнего агрессивного влияния антифрикционным покрытием. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволяют установить, что антифрикционное покрытие буронабивной сваи, выполненное по новой технологии с гидрофобизированной прослойкой, будет иметь увеличение срока службы в среднем на 50-60 %.

Математически определено оптимальное содержание вяжущего при приготовлении гидрофобизированного грунта, которое находится в пределах 10-11%. При сопоставлении факторов применения возможной механизации, параметров технологий устройства буронабивных свай, условий безопасности работ, удельных капиталовложений и рациональной трудоемкости рекомендована толщина прослойки из гидрофобизированного грунта – 150-200 мм.

Исследованы предельные технологические параметры при бетонировании: подвижность бетонной смеси более 12 см, значение сопротивления подъему бетонных смесей – 0,156–0,246 МПа, рациональное давление нагнетания бетонной смеси – 1,0–2,0 МПа. Экспериментально установлено, что сопротивление подъема бетонной смеси не увеличивается при нахождении арматурного каркаса в скважине на момент бетонирования.

Анализ теоретических и исследовательских зависимостей удельного сопротивления подъема бетонной смеси в буровой скважине при напорном бетонировании позволил определить оптимальные технологические параметры: подвижность бетонной смеси – 12–18 см, концентрация песчаного заполнителя – 40–50% от общей массы заполнителей, оптимальная скорость нагнетания смеси – 0,4–1,0 м/с, диаметры напорных бетонопроводов –100–150 мм. Получены значения оптимального давления подачи смеси гидрофобизации – 2,0–3,0 МПа при влажности грунтово-песчаной смеси – 10–25%.

При применении системы обсадных труб разработаны аналитические зависимости для определения расчетного усилия, необходимого для их изъятия после окончания операций по устройству буронабивной сваи. Для уменьшения трения по поверхности обсадных труб предложено применение инвентарных труб с предварительным нанесением покрытия из раствора эпоксидных смол, что в последствии уменьшает усилие по изъятию на        40–50%. Установлены зависимости интенсивности бетонирования буронабивных свай, которые учитывают геометрические параметры свай, сроки начала бетонирования, сроки начала твердения бетона и позволяют определять необходимое для заданной интенсивности бетонирования давление нагнетания смесей, осуществлять рациональный выбор бетононасосного оборудования.  

По результатам проведенных комплексных исследований были разработаны способы устройства буронабивных свай с гидрофобизированной прослойкой в просадочных грунтах ІІ типа. Внедрением технологии является устройство буронабивных свайных фундаментов под железобетонный каркас конвейерного цеха завода по изготовлению грузовых автомобилей «ISUZU» корпорации «Богдан» в г. Черкассы. Экономический эффект от внедрения технологии устройства буронабивных свай в сравнении с традиционной технологией на вышеупомянутом объекте составил                292 922,79 грн., что в перерасчете на 1 буронабивную сваю составляет 2176,24 грн.

Ключевые слова: технология устройства буронабивных свай, технологические параметры, напорное бетонирование, трудоемкость, гидрофобизация, долговечность.

SUMMARY

Gretskyi D.V. Development of technologies for devices bored piles with hydrophobic layer of subsiding soil type II. Manuscript.

Thesis for the scientific degree of a candidate of sciences (technics) by speciality 05.23.08– technology and organization of industrial and civil engineering. – State Higher Educational Establishment «Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», Dnipropetrovsk, 2010.    

The research focuses on the development objective of bored piles unit with a layer of hydrophobized soil in type II collapsible soil.

It is proved that the use of anti-friction coating on the body of bored piles is compulsory while setting up bored pile foundations in type II collapsible soil. It is determined that the adverse effect of ground space affects the anti-friction coating, reducing the carrying capacity and increasing the deformability of structures while further operation. The solution of this problem is the use of the buffer layer with hydrophobized soil.

The theoretical and experimental research allows to prove that the anti-friction coating of bored piles produced with the hydrophobized layer according to the new technology will increase operating life on average by 50-60%.

As a result of complex studies, ways of bored piles with a hydrophobized soil set-up (in type II collapsible soil) were developed. Implementation of the technology is the devices of bored pile foundation for the reinforced concrete frame of the conveyor shop in the plant producing trucks «ISUZU» ("Bohdan" corporation in Cherkasy). The economic effect of bored piles unit technology implementation, in comparison with the conventional technology for the above mentioned facility, constituted 292 922.79 UAH. (2 176.24 UAH in recalculation for 1 bored pile).

Key words: technology of device bored piles, technological parameters, pressure concreting, complexity, hydrophobicity, durability.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29022. В чем заключается метод вытрамбовывания котлованов 32.5 KB
  В чем заключается метод вытрамбовывания котлованов Приведите несколько наиболее распространенных конструкций и способов устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах. Рекомендуемая область применения способов устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах. Применяется несколько конструкций и способов устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах. Фундаменты в вытрамбованных котлованах используются при строительстве каркасных и бескаркасных зданий в первом случае обычно располагают один фундамент под каждой колонной.
29023. Фундаменты мелкого заложения и их основные виды. Применяемые материалы и их выбор 43 KB
  Фундаменты мелкого заложения и их основные виды. К фундаментам мелкого заложения относятся фундаменты имеющие отношение их глубины заложения к ширине подошвы не превышающее 4 и передающие нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву. Фундаменты мелкого заложения разделяются на следующие основные типы: отдельные ленточные сплошные и массивные см.2 Отдельные фундаменты устраивают под колонны опоры балок ферм и других элементов промышленных и гражданских зданий и сооружений.
29024. Отдельные фундаменты мелкого заложения. Основные конструктивные решения и применяемые материалы 48 KB
  Отдельные фундаменты мелкого заложения. Отдельные фундаменты устраивают под колонны опоры балок ферм и других элементов промышленных и гражданских зданий и сооружений. Отдельные фундаменты представляют собой кирпичные каменные бетонные или железобетонные столбы с уширенной опорной частью. Отдельные фундаменты могут выполняться в монолитном и сборном варианте.
29025. Ленточные фундаменты под стены. Конструктивные решения и применяемые материалы. Условия применения прерывистых ленточных фундаментов 36.5 KB
  Ленточные фундаменты под стены. Ленточные фундаменты под стены устраивают либо монолитными либо из сборных блоков. Монолитные ленточные фундаменты изготовляют из природного камня бетона или железобетона. Монолитные ленточные фундаменты из природного камня и бетона проектируются как жёсткие.
29026. Ленточные фундаменты под колонны и их конструктивные решения 26 KB
  Ленточные фундаменты под колонны и их конструктивные решения. Ленточные фундаменты под колонны устраивают в виде одиночных под ряд колонн или перекрёстных под сетку колонн лент рис. Ленточные фундаменты под колонны предают большую жёсткость сооружению и способствуют выравниванию его осадки.
29027. Сплошные фундаменты. Основные конструктивные решения. Сопряжение колонн со сплошными фундаментами 31 KB
  Сплошные фундаменты. Сплошные фундаменты иногда называемые плитными устраивают под всем зданием в виде железобетонных плит под стены или сетку колонн рис. Сплошные фундаменты способствуют уменьшению неравномерности осадки сооружения. Сплошные фундаменты выполняются как правило из монолитного железобетона.
29028. Определение глубины заложения фундамента исходя из инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки 31.5 KB
  Этот выбор производится на основе предварительной оценки прочности и сжимаемости грунтов по геологическим разрезам. Покажем это на примере рассмотрев 3 наиболее характерные схемы напластований грунтов приведенные на рис. Площадка сложена одним или несколькими слоями прочных грунтов при этом строительные свойства каждого последующего слоя не хуже свойств предыдущего. В этом случае глубина заложения фундамента принимается минимальной допускаемой при учёте сезонного промерзания грунтов и конструктивных особенностей сооружения рис.
29029. Учёт глубины сезонного промерзания грунтов при выборе глубины заложения фундаментов зданий и сооружений 20.5 KB
  Учёт глубины сезонного промерзания грунтов при выборе глубины заложения фундаментов зданий и сооружений. Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида состояния начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. Как непучинистые рассматриваются также пески мелкие и пылеватые с любой влажностью а также супеси твёрдой консистенции если уровень подземных вод во время промерзания находится от спланированной отметки земли на глубине равной расчётной глубине промерзания плюс 2 м...
29030. Определение глубины заложения фундаментов с учётом конструктивных особенностей сооружения, включая глубину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения соседних фундаментов 31.5 KB
  Определение глубины заложения фундаментов с учётом конструктивных особенностей сооружения включая глубину прокладки подземных коммуникаций наличие и глубину заложения соседних фундаментов. Основными конструктивными особенностями возводимого сооружения влияющими на глубину заложения его фундамента являются: наличие и размеры подвальных помещений приямков или фундаментов под оборудование; глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений; наличие и глубина прокладки подземных коммуникаций. В зданиях с подвалом или полуподвалом а также...