Улучшение качества бетонных работ при возведении фундаментов на слабых грунтах

Казалось бы, какая проблема экологичности оснований и фундаментов может быть? Ранее считалось, что такой проблемы не существует, ведь главной задачей было обеспечение нормируемой прочности и устойчивости оснований и фундаментов. Однако стало известно, что строящиеся фундаменты и здания воздействуют на основание на большую глубину, в крупных городах она достигает сотни метров, вызывая при этом уплотнение, осадку, изменение режима грунтовых вод.

Вопросы экологии являются наиболее приоритетными направлениями в современном фундаментостроении. Это связано с тем, что многие виды строительно-монтажных работ, производимые при устройстве оснований и фундаментов, оказывают многостороннее негативное воздействие на естественные экологические системы, ландшафты и природные комплексы, нарушают экологическое равновесие и наносят значительный урон состоянию окружающей среды. Земляные, водопонизительные, буровые, взрывные и др. строительномонтажные работы при устройстве оснований и фундаментов приводят к разрушению рельефа и почвенного слоя, заболачиванию местности и загрязнению почвы, уничтожению растительности и лесов.

До сих пор грунты в качестве оснований рассматриваются как элементы, на которые допустимы любые нужные проектировщикам и строителям силовые и другие воздействия, без рассмотрения проблемы экологичности, особенно, когда срок эксплуатации сооружения будет закончен и нужно будет возвратить место строительства в прежнее состояние. Любые необратимые воздействия на грунты недопустимы с точки зрения экологичности.

В наше время, когда экологические проблемы стоят на первом месте, с этим мириться нельзя. Наука не стоит на месте и поэтому специалисты в области фундаментостроения разрабатывают различные способы для максимально возможного снижения антропогенного воздействия на природные системы. Рассмотрим наиболее современные технологии при устройстве оснований и фундаментов, способствующие сохранению экологического равновесия на застраиваемых территориях.

Одной из современных технологий экологичности оснований и фундаментов является «стена в грунте». В условиях плотной городской застройки, распространенной во всем мире, в последнее время широко внедряется этот метод фундаментостроения. Его сущность состоит в устройстве траншей и различных выемок, заполняемых в процессе разработки глинистой суспензией с тиксотропными свойствами для предотвращения обрушения стенок. После устройства выемок и траншей их заполняют монолитным бетоном, сборными конструкциями или смесью глины с цементом.

Экологическая целесообразность способа «стена в грунте» заключается в том, что это позволяет сохранять нетронутыми многие полезные площади земель, возводить фундаменты в условиях высокого уровня подземных вод, пренебрегая водопонизительными работами; строить сооружения вне посредственной близости от существующих зданий без повышенных динамических нагрузок и шумового воздействия. Для предотвращения фильтрации загрязняющих веществ и биологически вредных компонентов из различного рода отстойников, накопителей и хранилищ создаются противофильтрационные завесы и заграждения. Часто они сооружаются способом «стена в грунте». В качестве заполнителя используются нетвердеющие и пластичные материалы с низкими коэффициентами фильтрации. Тонкие фильтрационные завесы, предназначенные для защиты котлованов от грунтовых вод, нередко устраивают и способом струйной технологии с размывом прорезей в грунтах по периметру котлована и последующим заполнением их цементноглинистым раствором.

Новым эффективным и экологически безопасным способом является метод композитных элементов фундаментов (КЭФ) и рукавно-торовых технологий (РТТ), разработанный в НИИОСП им. Герсеванова. Принцип реализации методов КЭФ конструкций и РТТ-технологий включает использование обсадок из гибких тканевых материалов (геотекстиля, пленок, сеток) и арматуры из тонких волокон. Гибкие обсадки погружаются путем их раздутия давлением газовых или жидкостных наполнителей.

Области применения данного метода весьма многообразны: они используются для устройства набивных пустотелых свай и грунтовых подушек, опускных колодцев и подпорных стенок, бестраншейной прокладки магистральных трубопроводов и усиления аварийных фундаментов. Технологии метода КЭФ и РТТ имеют следующие экологические преимущества: резко сокращаются объемы земляных работ, исключаются мокрые процессы на стройплощадках и заболачивание местности, снижается до минимума загрязнение воздуха и поверхности вод, значительно сокращается расход металлоопалубки и др.

Методом микротоннелепроходки осуществляется бестраншейная прокладка трубопроводов, шнекового бурения, прокалывания, горизонтально направленного бурения и гидробурения. Современный зарубежный опыт многих стран (Япония, Германия и др.), а также опыт в нашей стране свидетельствует о бесспорной экологической и экономической целесообразности бестраншейной технологии. Экологически оптимальным способом таже является микротоннелирование. Этот способ заключается в проходка подземных линий диаметром от 0,25 до 2 м и более.

В мире проложено уже несколько тысяч километров микротоннелей. Для борьбы с таким экологическим злом, как подтопление, целесообразно заключать все подземные коллекторы в проходные тоннели малых диаметров. Экономия на земляных работах, постоянно ведущихся для их прокладок, переукладок и ремонтов, полностью окупает затраты на устройство таких мини-тоннелей.

Кроме того, значительно улучшается экологическая ситуация в городе. Экологически целесообразен и способ прокалывания, который позволяет с помощью пневмопробойника раздвигать и уплотнять грунт, достигая длины участка проходки до100 м и более. Указанным способом в мире проложено десятки тысяч километров подземных трубопроводов, что внесло существенный вклад в сохранение экологического баланса в этих регионах. Геотехногенный массив позволяет в значительной мере снизить степень техногенного поражения естественных экологических систем при устройстве нулевого цикла.

При этом способе создается геотехническая система, состоящая из природных и технических элементов: верхний - из бетона, средний - из втрамбованного в массив и преобразованного методами технической мелиорации скального или полускального грунта, и нижний - из неизменного природного грунта. Важнейшие экологические преимущества устройства нулевого цикла в виде геотехногенного массива в сравнении с традиционными методами: значительное снижение объема земляных работ (до 80 %), энергетических и материальных затрат (до 45 %), а также шумового и вибрационного воздействия.

Метод вытрамбовывания котлованов, разработанный НИИОСП им. Герсеванова (г. Москва), также является перспективным, ресурсосберегающим и экологически безопасным при производстве работ нулевого цикла. По этой технологии грунты основания не извлекают, а втрамбовывают, что позволяет в несколько раз сократить расходы бетона, материалов на опалубку и сократить сроки работ нулевого цикла. Современная технология в области экологического фундаментостроения – бурозавинчиваемые сваи.

Метод, разработанный в США фирмой IMR CHANCE, позволяет ограждать строительные котлованы и устраивать анкера подпорных стенок с помощью бурозавинчивающихся труб, изготовленных из коррозионноустойчивой оцинкованной стали. Глубина погружения свай – до 20 м, скорость завинчивания– 20 свай в смену, несущая способность 20 – 50 т. С экологических позиций данная технология весьма привлекательна, так как при завинчивании труб отсутствуют динамические удары и вибрация, что позволяет проводить работы в непосредственной близости от существующих зданий.

Современные технологии и умение применять определенные методы устройства оснований и фундаментов, способствующие сохранению экологического равновесия на застраиваемых территориях, помогут избежать проблему экологичности и максимально снизить антропогенное воздействие на природные системы.