Способ контроля качества упрочнения грунтового массива

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для исследования свойств грунтов искусственного основания, в том числе выполненного путем инъекций в грунт твердеющего раствора. Техническим результатом является повышение эффективности контроля качества упрочненных грунтовых массивов с возможностью получения значений их характеристик и сравнения с соответствующими значениями до проведения работ. Для этого способ включает зондирование грунтовых массивов после упрочнения. При этом дополнительно осуществляют отбор проб по высоте в месте упрочнения и вне его путем проходки шурфа, определяют коэффициент вида и состояния грунта α соответственно для коэффициента пористости и модуля деформации, и затем определяют значения модуля деформации и коэффициента пористости для грунтового массива, причем последние определяют по математическому выражению. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано для исследования свойств грунтов искусственного основания, в том числе выполненного путем инъекций в грунт твердеющего раствора.

Известен способ контроля качества упрочнения грунтов основания прощупыванием и фиксацией контуров закрепленных массивов стандартными способами статического и динамического зондирования, по которым судят о соответствии требованиям проекта в части формы и размеров упрочненных массивов, а также качества закрепления (см. «Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.01-83)», НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР, М., Стройиздат, стр.4-13, 60-67).

Способ не позволяет получить достоверных значений характеристик упрочняемых грунтов, так как не проводится их сопоставления с соответствующими значениями, полученными другими способами, а определяемые таким образом свойства, основанные на показателях зондирования, невозможно сопоставить со свойствами грунтов в этих точках до упрочнения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля качества упрочнения грунтовых массивов, включающий их зондирование до и после упрочнения с последующим сравнением полученных результатов, причем зондирование после упрочнения выполняется на глубину не менее полутора толщин упрочненного массива и повторяют его с интервалами не менее чем двое суток, затем в две ранее пройденные зондировочные скважины наливают воду и выполняют в них зондирование конусом большего диаметра (патент SU 1206383, 23.01.1986).

Критерием качества упрочнения грунтового массива в предложенном способе служит сравнение скоростей погружения зонда в различных случаях (силикатизированный и несиликатизированный массив, сухая и замоченная скважина). Предложенный способ не позволяет определить значения характеристик (модуля деформации, коэффициента пористости) и сравнить их с соответствующими значениями до упрочнения, а следовательно, невозможно выполнить точных расчетов по сжимаемости и несущей способности основания, что негативно сказывается на качестве строительства или реконструкции сооружений в целом. Кроме того, способ трудоемкий, требует применения дополнительного оборудования (зонд с нестандартным конусом), и область применения ограничивается силикатизированными массивами.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности контроля качества упрочненных грунтовых массивов с возможностью получения значений их характеристик и сравнения с соответствующими значениями до проведения работ.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе контроля качества упрочнения грунтовых массивов, включающем их зондирование после упрочнения, осуществляют отбор проб по высоте в зоне упрочнения и вне ее проходкой шурфа, определяют коэффициент вида и состояния грунта α соответственно для коэффициента пористости и модуля деформации, и затем определят значения модуля деформации и коэффициента пористости для грунтового массива по формуле: А=А₀·ЕХР(α(Р_д-Р_д0)), где А и А₀ - значения определяемых характеристик (коэффициента пористости, модуля деформации (МПа)) соответственно в зоне упрочения и вне ее; Р_д и Р_д0 - значения показателя динамического зондирования соответственно в зоне упрочения и вне ее (МПа).

При упрочнении основания инъектированием в грунтовом массиве происходит образование линз и прослоев затвердевшего раствора и уплотнение окружающего грунта, который приобретает новые свойства.

Предлагаемый способ позволяет не только определить границы затвердевшего раствора, грунта, уплотненного в процессе инъекций и сохранившего прежние свойства, но и получить для них значения модуля деформации и коэффициента пористости, что позволяет судить об изменении характеристик грунта упрочненного основания и сравнить их с характеристиками, заложенными в проекте.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фигурами 1 и 2. На фиг.1 представлен график зависимости коэффициента пористости от показателя динамического зондирования, на фиг.2 - график зависимости модуля деформации от показателя динамического зондирования.

Способ осуществляется следующим образом.

После окончания работ по инъектированию твердеющего раствора и набора им прочности в грунтах в месте упрочнения и вне его проводится зондирование в шести точках (три - в месте упрочнения и три - вне его) и проходка шурфа. В шурфе производится отбор проб по высоте, для каждой пробы в лабораторных условиях определяются значения модуля деформации и коэффициента пористости. Производится совместная обработка значений показателя динамического зондирования и характеристик грунта:

коэффициента пористости и модуля деформации и определение коэффициента вида и состояния грунта α соответственно для коэффициента пористости и модуля деформации. Контроль качества работ осуществляется зондированием в характерных местах по всей площади упрочнения. После обработки результатов исследований определяют значения показателя зондирования, устанавливают значения модуля деформации и коэффициента пористости по экспериментально полученной зависимости: А=А₀·ЕХР(α(Р_д-Р_д0)), где А и A₀ - значения определяемых характеристик (коэффициента пористости, модуля деформации (МПа)) соответственно в зоне упрочения и вне ее; Р_д и Р_д0 - значения показателя динамического зондирования соответственно в зоне упрочения и вне ее (МПа). При этом значения А₀ и Р_д0 принимаются равными значениям, полученным в лабораторных условиях при определении коэффициента α.

Пример реализации способа.

Для упрочнения грунтов основания здания дворца культуры, представленных суглинком мягкопластичной консистенции, использовался инъектор, с помощью которого цементно-песчано-глинистый раствор нагнетался в основание. После затвердевания раствора спустя 28 дней после инъектирования было проведено динамическое зондирование стандартным оборудованием на глубину, превышающую на 1 м глубину нагнетания раствора. Кроме того, грунты вскрыты шурфом, по площади которого предварительно выполнено шесть зондировочных скважин. В шурфе отбирались пробы ненарушенной структуры по высоте через каждые 10 см для дальнейшей совместной обработки с данными динамического зондирования. Коэффициент вида и состояния грунта α определялся методом наименьших квадратов с оценкой тесноты связи. При этом получены следующие значения: для коэффициента пористости α=-0,314, для модуля деформации α=0,64. Экспоненциальные кривые е=е₀·ЕХР(-0,314(Р_д-Р_д0)) и Е=Е₀·ЕХР(0,64(Р_д-Р_д0)) на фиг.1, 2 соответственно построены в соответствии с предлагаемым изобретением по результатам динамического зондирования и лабораторных определений характеристик грунтов в месте их вскрытия шурфом. Используя эти зависимости, определены значения модуля деформации и коэффициента пористости по всей площади упрочнения основания по глубине, превышающей на 1 м глубину нагнетания раствора.

Для проверки эффективности и точности определения свойств упрочненного основания предлагаемым способом в разных частях подвала здания пройдены дополнительно 6 шурфов с отбором проб ненарушенной структуры по глубине через каждые 10 см. Предварительно в местах расположения шурфов на расстоянии не более 15 см от рядов отобранных проб грунта проведены исследования упрочненного основания динамическим зондированием. На фиг.1, 2 точками отмечены значения характеристик в зависимости от показателя зондирования Р_д/Р_д0, полученные по результатам дополнительных исследований.

Обратим внимание, что значения характеристик грунтов, определенных при дополнительных исследованиях, отличаются от полученных предложенным способом в пределах допустимого. Таким образом, по предложенным экспоненциальным зависимостям можно достаточно точно определить значения характеристик (модуля деформации и коэффициента пористости), причем коэффициент вида и состояния грунта α является постоянной величиной для данного вида и состояния грунтов.

Предлагаемый способ достаточно точно позволяет определить значения основных характеристик грунтов, закладываемых в проект упрочнения, по значениям показателя зондирования. Способ позволяет в несколько раз повысить количество зон контроля качества с возможностью определения значений характеристик, по которым можно количественно оценить соответствие работ по упрочнению по проекту, при этом не происходит увеличения трудозатрат, так как трудоемкость зондирования на порядок ниже работ по проходке шурфов с отбором проб и дальнейшими исследованиями в лабораторных условиях.

Способ контроля качества упрочнения грунтовых массивов, включающий их зондирование после упрочнения, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют отбор проб по высоте в месте упрочнения и вне его путем проходки шурфа, определяют коэффициент вида и состояния грунта α соответственно для коэффициента пористости и модуля деформации и затем определяют значения модуля деформации и коэффициента пористости для грунтового массива по формуле:

А=А₀ЕХР(α(Р_д-Р_д0)),

где А и A₀ - значения характеристик (коэффициента пористости, модуля деформации (МПа)) соответственно в зоне упрочения и вне ее;

Р_д и Р_д0 - значения показателя динамического зондирования соответственно в зоне упрочения и вне ее, МПа.