Устройство свай в вечномерзлых грунтах

Содержание:

1. Свойства вечномерзлых почв
2. Доступные способы погружения
3. Технологические этапы
4. Особенности погружения
5. Бурение
6. Оттаивание

Выбор технологии погружения винтовых свай в мерзлый грунт определяется в процессе проектирования строительства на основе анализа свойств, состояния и глубины промерзания почвы, полученных в результате геологического исследования строительной площадки. При этом учитываются особенности будущей конструкции (величина предполагаемой нагрузки), диапазон среднегодовых температур, колебательная систематика и другие параметры.

Свойства вечномерзлых почв

Вечномерзлой считается порода, находящаяся в твердом состоянии более трех лет, которая характеризуется неустойчивой структурой и значительными просадками при оттаивании. Различают две ее части по вертикали:

• деятельный слой — верхний пласт, способный частично оттаивать в летный период с последующим замерзанием осенью, что вызывает сезонное пучение, негативно влияющее на фундамент постройки;
• вечномерзлый слой — непрерывно мерзлая толща может быть однородной или слоистой на основе смерзшихся пластов и/или льдистых включений, размывающихся подпочвенными водами.

В зависимости от климатических условий деятельные слои могут залегать до 4,0 м. При этом наибольшая толщина наблюдается в песчанике и осколочных скальных породах с большим количеством открытых пор. По типу деятельный пласт может быть сливающимся (промерзающим на всю глубину) или несливающимся, когда между ним и вечной мерзлотой имеется незамерзающая прослойка. Мерзлые толщи классифицируются на три группы: твердомерзлые (скальные), пластичномерзлые или сыпучемерзлые (рыхлые).

Доступные способы погружения

Особенности погружения свай в мерзлые грунты определяются с учетом конкретной ситуации и текущего состояния почвы. Существует несколько вариантов монтажа винтовых опор:

1. механизированная установка применяется при промерзании до 700 мм и предполагает использование дорогостоящего оборудования или особой грузоподъемной техники;
2. монтаж в лидирующие скважины производится при промерзании более 700 мм с предварительным размораживанием специальными иглами или другими устройствами;
3. забивание свай в скважины меньшего диаметра или без предварительной подготовки замерзшего грунта.

Два первых методы целесообразно применять при устройстве несущей конструкции на участках с твердомерзлой толщей, а третий способ чаще всего задействуют для пластичных типов почвы. При этом в целях максимальной экономии средств и сил следует использовать естественное состояние вечномерзлой структуры без нарушения ее свойств. Если в процессе монтажа производилось предварительное оттаивание, необходимо в кратчайшие сроки восстановить природные свойства пластов. Такой принцип способствует быстрому смерзанию поверхностей стоек с грунтом, позволяя им формировать повышенную несущую способность.

Технологические этапы

Погружение свай в твердомерзлую толщу планирует выполнение следующих операций:

• исследование территории с последующим анализом геологических особенностей;
• определение оптимальной технологии и диаметра винтовых свай с учетом результатов исследований и предполагаемой нагрузки;
• земельные работы — размораживание (оттаивание) и/или бурение в соответствии с выбранной методикой;
• устройство амортизирующих подушек реализуется путем поочередной засыпки в каждую скважину нескольких слоев крупного песка и мелкого щебня с тщательным уплотнением помощью специального приспособления или труб меньшего диаметра;
• установка металлических столбов одним из доступных способов.

Заполнение пространства вокруг выступающих частей винтовых стоек, как правило, проводится с использованием бетонного, цементно-песчаного или цементно-глинистого раствора. Иногда применяется твердая материковая толща: скальные породы, щебень, крупнозернистый песок и пр.

Особенности погружения

На участках со среднегодовым диапазоном температур на глубине 5–10 м ниже –1,5 ⁰С при сооружении фундаментов в мерзлых грунтах чаще всего используется технология смерзания опорных стоек со структурой твердомерзлой толщи. Винтовые опоры погружают двумя методами: в предварительно устроенные скважины, либо в заблаговременно оттаявшую породу.

Бурение

Монтаж предполагает разметку территории и бурение с использованием спецтехники или особой установки. Оборудование располагается на шлаковой либо щебневой основе с возможностью оперативного смещения для предотвращения оползания пластов в процессе земельных работ. После устройства скважины ее заливают раствором в объеме, необходимом для заполнения пустот. На следующем этапе производится опускание стойки с последующим вытаскиванием обсадной трубы.

Оттаивание

Чаще всего размораживание реализуется с применением паровых игл, нижняя часть которых перфорирована. Горячая среда, подаваемая под давлением 0,6^±0,2 МПа из острия инструмента, разжижает замерзшую породу до текучей консистенции, куда постепенно погружается игла.

Скорость установки зависит от структуры участка, диаметра необходимой полости и требуемой глубины. При небольшом количестве льда процесс занимает до 3 часов, а при большом уровне насыщения влаги — до 8 часов. Опускание иглы производится с таким расчетом, чтобы обеспечить разжиженную зону, превышающую в 2–3 раза сечение опоры.

После опускания стойки в оттаявшую жижу происходит естественное смерзание поверхности трубы с вечномерзлой толщей. В результате винтовая опора быстро приобретает расчетные параметры несущей способности.

Возврат к списку