Алексеев С.И., Абдулина Н.Н.

Учёт зоны проникновения раствора вдоль инъектора - микросваи при цементации основания




Расчётное обоснование

Если, в соответствии с представленной схемой (рис. 3) ввести обозначения:

  • σ – давление цементного раствора в инъекторе;
  • σzp - дополнительное уплотняющее давление под подошвой фундамента;
  • σzq - природное давление грунта на отметке заложения подошвы фундамента.

Тогда представляется возможным решить инженерную задачу, цель которой - определение зоны проникновения цементного раствора вдоль инъектора с вычислением величины d1 – диаметра закрепленного элемента – около свайного пространства.

Следует отметить, что подобные задачи об уплотнении грунтового основания вокруг забиваемой сваи рассматривались многими исследователями, начиная с работ К. Терцаги [1] в 30 годах прошлого столетия.

Поставленную задачу решаем на основе следующих принятых допущений:

  1. Рассматриваем условия максимального давления грунта под подошвой фундамента с учетом определения напряжений σzp и σzq.
  2. Давление цементного раствора в инъекторе σ через отверстие (Fотв) в перфорированной трубе рассматриваем как действие сосредоточенной силы Ρυ = σ · Fотв.

Тогда проникновение цементного раствора через перфорированное отверстие в трубе возможно только при условии преодоления давления в грунтовом основании или аналитически можно записать:

σu ≥ ε(σzp+σzq) (1)

  • где ε - коэффициент, зависящий от бокового давления грунта,
  • ε = μ /1-μ
  • где μ - коэффициент Пуассона (бокового давления грунта).
  • давление σu в грунтовой среде от действия силы Ρu.

Формирование зоны закрепления грунта основания вдоль инъектора может быть представлено в виде схемы на рис. 4.

Формирование зоны закрепления грунта основания вдоль инъектора

  • 1 – инъектор труба диаметром d;
  • 2 – отверстие в инъекторе площадью Fотв.;
  • d1 – зона проникновения раствора от стенок инъектора;
  • Z – глубина проникновения раствора;
  • σ – давление цементного раствора в инъекторе;
  • σzp – дополнительное уплотняющие давление под подошвой фундамента;
  • σzq – природное давление грунта на отметке заложения подошвы фундамента;
  • Pu – сосредоточенная сила от давления раствора на грунт;
  • σu – давление в грунтовой среде от действия силы Pu.

Рис. 4. Схема воздействия цементного раствора из отверстия инъектора на грунтовое основание.

Тогда, на основании представленной схемы (рис. 4.) получим, что d1 = d + 2z.

Определим глубину (z) проникновения цементного раствора от стенки инъектора в сторону закрепляемого основания, для этого рассмотрим условие равновесия в уравнении (1). Тогда, на основе принятых допущений, для левой части уравнения (1) можно записать:

σu = 3Рu / z²·2π (2)

Подставляя выражение (2) в уравнение (1), получим:

3Рu / z²·2π = ε (σzp + σzq)

Отсюда:

(3)

Или заменяя Pu = σ · Fотв в (3), получим:

(4)

Полученное решение (4) позволяет определить глубину (z) проникновения цементного раствора в закрепляемое грунтовое основание в зависимости создаваемого давления в инъекторе (σ), площади (Fотв) выходного отверстия раствора из инъектора и напряженного состояния грунта (σzp + σzq) в основании – под подошвой усиливаемого фундамента.

<< В начало < Назад 1 2 3 4 Читать дальше > В конец >> 

Разделы



Автор

Алексеев Сергей Игоревич – доктор технических наук, профессор кафедры «Основания и фундаменты» ПГУПС, член РНКМГиФ.

Основные направления научной деятельности – проектирование новых и реконструируемых фундаментов на неоднородных основаниях методом выравнивания конечных осадок. Геотехнические аспекты реконструкции зданий. Автор более 160 опубликованных работ, в том числе 9-ми монографий, 10 авторских изобретений.

Абдулина Н.Н. - аспирант ПГУПС.



Постоянный адрес этой статьи: buildcalc.ru/Articles/Open.aspx?id=2013052001