Архивная версия статьи, 2004 год (без графики и таблиц)

  ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ ГОТОВЫХ ОБЪЕКТОВ

В этом году в бельгийском городе Льеже в рамках европейской конференции по инженерной геологии прошла специализированная выставка, где наряду с методами инженерно-геологических изысканий и проектирования сооружений большое внимание уделялось способам укрепления неустойчивых оснований и наблюдения за деформациями построенных объектов. Системы для мониторинга Достижения последнего времени в области технологии строительства часто сопровождаются резким расширением номенклатуры материалов и систем. Стремясь облегчить внедрение своей продукции, многие фирмы дополнительно укомплектовывают ее пакетом специальных прикладных программ. В процессе же проектирования, учитывая многочисленные нюансы, далеко не всегда удается в полной мере уточнить «зашитые» в программах коэффициенты и методики. В связи с этим особое значение приобретает наблюдение за поведением возводимых или эксплуатируемых объектов. На крупных стройках для этого применяют одновременно несколько измерительных систем с многочисленными сенсорами, чьи данные обрабатываются компьютерами. Станция типа MDL немецкой фирмы GlЪtzl предназначена для приема информации от 40 высокочувствительных датчиков, контролирующих туннели, плотины, мосты и другие ответственные сооружения. Металлический, с двойными теплоизолированными стенками блок станции размером 200і112і70 мм закрепляется на трубчатой стойке. Здесь же устанавливают приемную антенну и солнечную батарею. Свинцовые или никелевые аккумуляторы, подзаряжаемые от сети или солнечной батареи, обеспечивают питание станции, гарантируя возможность работы в автономном режиме от недели до нескольких лет. Станция запрограммирована на работу с большинством известных электродатчиков. К ней, например, могут быть подключены аналоговые датчики перемещения, давления, фильтрации на 4–20 мА, температурные сенсоры на 2,5 В и 0,1–1 мА, струнные датчики растяжения, уклона, температуры. Точность регистрации сигналов не выходит за 0,05%. Станция может быть настроена на отдельный датчик или группу, на разную частоту замеров с усреднением значений по определенному алгоритму. Жизненно важно, что станция распознает граничные показатели и сигнализирует оператору о выходе за штатный диапазон, о других неполадках и возникающих помехах. Все замеры автоматически заносятся в память с регистрацией времени. Объем памяти 10–20 точек. Данные в любой момент могут быть вызваны на периферийное устройство, а в одной из моделей, снабженной дисплеем, для диалога вообще не требуется никаких дополнительных средств. Для подключения периферийных устройств станция имеет три выхода: тревожный, силовой и коммуникативный — по 1 А и 42 В. В числе датчиков нового типа, рекомендуемых для наблюдений, выделяется прецизионный шланговый уровень типа GSD, работающий в автоматическом режиме. Уровень создан на основе прибора в виде двух сообщающихся через шланг стеклянных трубок, издавна применяемого нашими строителями для выноски отметок. До самого последнего времени этот прибор мало чем отличался от бычьей кишки, использовавшейся древнеегипетскими прорабами для нивелирования каменных рядов. Но пришло время, и фирма GlЪtzl усовершенствовала его, установив на концах шланга электронные компенсационные датчики. Обновленный экземпляр состоит из заполненного жидкостью компенсационного цилиндра, соединенного шлангами с мембранными датчиками давления (их количество неограничено). Гидростатическое давление в датчике служит показателем его положения относительно уровня жидкости в компенсационном цилиндре. Изменение этого давления при вертикальном перемещении датчика компенсируется сжатым воздухом, чья реакция с высокой точностью регистрируется электрическим сенсором. Компенсационный цилиндр, к которому подведена магистраль сжатого воздуха, соединяется с датчиками напорными шлангами и связевыми кабелями. Показатель уровня жидкости в датчике оценивается электронной системой с учетом колебаний базового уровня. Точность измерений очень высока, поскольку автоматически учитываются даже дисперсии объема и плотности жидкости, обусловленные температурными перепадами. Собственные температурные погрешности датчиков определяются на стендовой тарировке и вводятся в виде поправок. Никаких дополнительных коррективов в процессе или по окончании наблюдений не требуется. Монтаж системы несложен. Шланги подсоединяются к датчикам с помощью быстроразъемных зажимов, электрические кабели — к их маркированным клеммам на корпусе. Все соединения уплотнены и защищены от внешних воздействий. Для обмена информацией с измерительной системой служит фирменное устройство или обычный персональный компьютер. Отличительной чертой прецизионного шлангового уровня является то, что регистрируются абсолютные отклонения от базового уровня, отсутствует гидравлическая связь между отдельными датчиками, результаты замеров передаются в течение нескольких миллисекунд, а случайные утечки жидкости не оказывают влияния на итог и могут быть легко замечены по базовой отметке. Прибор предназначен для длительных наблюдений за вертикальными деформациями сооружений. Он очень удобен для регулирования закачки инъекционных составов путем регистрации подъема грунтовых слоев. Все составляющие системы, предназначенные для долговременных полевых наблюдений, имеют прочный корпус в антивандальном исполнении из некорродирующих материалов. Для работы в неустойчивой зоне, например, вблизи железнодорожных линий, прибор снабжен демпфирующим устройством, гасящим колебания от 100 до 0,2 Гц. Размер корпуса датчика — 105і180і85 мм; вес — 1,2 кг; электропитание — 18–36 В, 35 мА; кабель — 5і0,5 мм2. Точность отсчета деформаций — 0,01 мм, линейность — до 0,5%, длительный дрейф — 0,1% в год, рабочая температура — от -20 до +50 °С, предел измеряемых перемещений в зависимости от типа датчика — 200, 400 или 1000 мм. Для буровых работ При инженерно-геологических изысканиях, конечно же, важную роль играет буровая техника. Расположенная вблизи бельгийской границы немецкая фирма Wirth показала новый самоходный буровой станок В1А с полностью гидравлическим приводом, выпускаемый в гусеничной и колесной версиях. В конструкции воплотился целый ряд идей, что повысило маневренность, скорость проходки скважин, безопасность и удобство обслуживания. В духе современных технических тенденций станок построен по модульному принципу, позволяющему менять оснастку в зависимости от условий работы. Гусеничная версия предусматривает несколько вариантов гидронасосов и оборудования, обеспечивающих полностью гидравлический привод при любых способах бурения. Рабочее давление в гидросистеме — до 280 бар, производительность гидронасосов — 120, 54 и 16 л/с. По сигналу с кабельного пульта дистанционного управления станок загоняется прямо с земли на транспортный прицеп. Намного увеличена мощность. Новая двухскоростная буровая головка развивает крутящий момент 1170 дН•м при 400 об/мин. Усилие гидравлического пригруза бурового става увеличено до 70 кН, а усилие извлечения — до 110 кг, поэтому дополнительная лебедка не потребуется. Гидравлическая система станка обслуживается дизельным двигателем водяного охлаждения мощностью 88 кВт при 2300 об/мин., с баком на 150 л горючего. Режим работы двигателя регулируется в зависимости от нагрузки на рабочий орган, и, следовательно, расход бензина оптимален. Надежность работы станка повышается за счет того, что вспомогательные функции выполняются отдельными насосами и гидросистемами. При аварийном падении давления в гидравлической системе или напряжения в электросети работу не прерывают, задействовав механический резерв. Новый буровой станок непривычно универсален для подобного рода техники. По сравнению с предыдущими моделями принципиально изменена ударно-канатная система, в которой ударную функцию выполняет гидроцилиндр с усилием до 10 т. Станок позволяет вести погружение снаряда пневмомолотом. С этой целью к станку выборочно прилагаются компрессор (производительностью 4,3 м3/мин. при давлении 13 бар), канатные лебедки и барабан для намотки воздушных шлангов. Для бурения с промывкой скважины можно приобрести помпу (225 л/мин. при 40 бар). Основные технические характеристики бурового станка: высота мачты — 9180 мм, ход гидросистемы — 6800 мм, максимальное усилие на верху мачты — 200 кН. Но главное — это его высокая производительность: в нормальном рабочем режиме максимальная скорость подачи бурового снаряда — 18, извлечения — 12; в ускоренном, соответственно, 54 и 36 см/с. В помощь решению «фундаментальных» проблем В связи с обострением вопроса о защите окружающей среды строителям все чаще приходится работать в сложных инженерно-геологических условиях, использовать заиленные, переувлажненные участки, перерабатывать загрязненные грунты и отходы производства. Все это заставляет обращаться к методам рекультивации и улучшения грунтов. В дополнение к уже предлагаемому на рынке оборудованию финской фирмой Ideachip разработаны приспособления для более обстоятельного измельчения и перемешивания грунтов и других сыпучих материалов — ковшовые сепараторы Allu SM. Конструкция представляет собой ковш, задняя стенка которого выполнена в виде двух-, трех- или четырехвальцовой дисковой фрезы с горизонтальным расположением вальцов. Ковш, оснащенный собственным гидромотором, который нужно подключать к гидросистеме базовой машины, монтируют на экскаваторную стрелу или фронтальный погрузчик. На ковше имеется адаптер, позволяющий машинисту, манипулируя стрелой, довольно просто производить замену. Выпускается целый ряд специальных модификаций сепаратора, предназначенных для измельчения пластичных грунтов разной консистенции, гравелистых грунтов, бытового мусора, древесных отходов, для дробления крупнообломочных грунтов, легкого бетона, асфальтобетона и даже стеклянного боя. В зависимости от функционального назначения в комплект включены дробильные штанги, решетчатые сита, боковые открылки (для повышения емкости) и сменные ножи 40–60 мм разной формы. Предлагаются три вида ножей: прямоугольные, пригодные для всех случаев; округлые — для материалов с каменистыми включениями (например, гравелистых моренных грунтов) и с зубом — для биоотходов или древесной коры. Ножи проходят специальную обработку, повышающую твердость металла до 600 НВ. Ковшовые сепараторы выпускают легкого, среднего и тяжелого типов. Легкие двухвальцовые весом 420-525 кг, шириной 139–1890 мм и вместимостью 0,4–0,6 м3 оснащают гидромоторами 20 кВт. Они предназначены для установки на тракторы или погрузчики массой 2–7 т. К среднему типу относят четырехвальцовые ковши весом 1–2 т, объемом до 2 м3 и шириной 1,5–2 м, которые монтируют на экскаваторы весом 25–30 т, или ковши весом до 2,7 т, объемом до 3 м3 и шириной 1,5–3 м для погрузчиков весом 15–20 т. Мощность гидромотора — 60 кВт. Тяжелые ковши по размерам не отличаются от средних, но мощность их гидромотора увеличена до 100 кВт, а вес базового экскаватора допускается в 28–34 т, погрузчика — 18–23 т. Горизонтальное расположение барабанного сита в сочетании с некоторыми другими усовершенствованиями приводит к более равномерному вращению дисковых вальцов и повышению скорости пропуска грунтового потока: за один проход можно получить однородную смесь комков размером 20, 80, 100 или 120 мм. Ковшовые сепараторы позволяют отказаться от дополнительных машин, упростить рабочий цикл и существенно экономить известь или цемент, применяемый для стабилизации грунта, за счет эффективного диспергирования комьев и активного вовлечения воздуха. Широкие возможности по измельчению разных, в том числе и прочных, материалов позволяют провести добросовестную рекультивацию свалок и захоронение отходов, прибегнув только к набору сменных ковшей. Для укрепления вяжущими составами текучей почвы и промышленных шламов в условиях залегания фирма Ideachip создала оригинальную роторную фрезу Power Mix на базе гидравлического экскаватора весом 2–40 т. Особенность фрезы — в горизонтально расположенном роторе, в середину которого подается вяжущее средство. Вводимое порциями непосредственно во время перемешивания, оно распределяется равномерно, образуя с грунтом однородную массу. Вяжущее подкачивается прямо из цементовоза по шлангу. Фрезу, присоединяемую к стреле через адаптер, вращает высокоскоростной гидромотор. Ее ротор имеет вид вала с диагонально закрепленными ножами. Привод фрезы размещен в массивном, прочном и герметичном даже в условиях подводной эксплуатации корпусе. В зависимости от грунта используется один из трех видов фрез весом 1900–2400 кг с производительностью от 500 до 2500 т в смену. Power Mix является единственным в мире навесным агрегатом, способным вести обработку на большой глубине — обычно до 3 м. На текучих же пластах глубина ограничивается только размером стрелы экскаватора. Работы осуществимы даже в условиях подтопления или перекрытия грунта слабыми торфяными отложениями. Еще одной областью применения роторной фрезы становятся шламоотстойники. С 1 января 2005 г. в Германии будет запрещено использовать канализационные отходы для удобрения полей: их следует либо сжигать, либо подвергать захоронению. Возникает нестандартная проблема транспортировки неудобного груза, которая может стать менее хлопотной, если сгущать массу в условиях залегания. Фреза Power Mix как раз и пригодится, к примеру, для перемешивания шлама с золами уноса или пылеватыми добавками до мягкопластичной консистенции. Закрепление природной толщи с недостаточной несущей способностью считается в инженерной геологии наиболее технологичным и экономически выгодным по сравнению с заменой грунта или устройством глубокого фундамента. Здесь одним из базовых современных принципов является инъектирование. Свои новые разработки демонстрировала известная достижениями в этой области немецкая фирма Keller. Технология Soilcrete основана на введении цементной суспензии для формирования инъекционных свай, служащих для повышения несущей способности грунтового массива или для снижения его водопроницаемости. Работа начинается с бурения скважины штанговой установкой с уширенной головкой. Применяя коронки по бетону, можно пробуривать фундаментные плиты и устраивать свайные ростверки под готовыми сооружениями. После достижения заданной глубины в трубчатую штангу под давлением более 15 бар подается вода (иногда цементная суспензия), которая со скоростью свыше 100 м/с тонкой струей выбрасывается через сопла, расположенные вблизи буровой головки. Струя размывает грунт вблизи скважины. Штанга медленно извлекается, и по мере ее подъема в основании остается заполненная взвесью размытая цилиндрическая полость. Сюда под давлением подают цементную суспензию, которая равномерно распределяется по всему объему. Твердые частицы постепенно оседают, цемент схватывается и образует тело с объемным весом порядка 22 кН/м3 и прочностью в среднем 8 МН/м2. Регулируя давление воды и состав суспензии, можно получать сваи разного диаметра и прочности. В зависимости от особенностей инъекционной установки (расположения сопел и режима извлечения трубы) это могут быть круглые или эллиптические, полу- или четвертьсваи. Дробной проходкой с шагом меньше диаметра выполняют секущиеся сваи со сплошными стенками, а при использовании определенного типа вяжущего в скважине создают противофильтрационные завесы или экраны. Технология Soilfrac заимствована из нефтедобычи и усовершенствована в инженерно-геологических целях. Она заключается в пробивке путей в ослабленном грунте и закачивании туда раствора. Многократно повторяя инъектирование, удается не только укрепить любую рыхлую почву, но даже поднять ее вместе с расположенным сверху фундаментом. Происходит это так. В шахте устанавливают трубу с несколькими клапанами. Cтенки шахты и прилегающие участки грунта уплотняются цементной суспензией, для чего в трубу вводят шланг с двумя манжетами, перекрывающими ее с двух сторон от того клапана, через который в данный момент намечено подавать раствор. Таким образом, давление концентрируется на отдельном отрезке трубы. От каждого клапана образуется система зацементированных ходов, усиливаемая многократными прокачками. К методу Soilfrac часто обращаются при прокладке туннелей под городскими сооружениями как к средству компенсации неизбежной осадки. Вот пример. По прогнозам специалистов, при намеченном в Брюсселе строительстве магистрального железнодорожного туннеля под уникальным зданием главного вокзала высотой 70 м осадка основания составила бы 60–120 мм. Такие серьезные перепады, особенно неравномерные в краевых зонах, неминуемо приводят к повреждению. Обратились к технологии Soilfrac. Было построено несколько шахт, из которых лучами горизонтально расходились инъекционные трубы. Для измерения параметров осадки и поднятия основания были развернуты 8 систем наблюдения, охвативших 480 точек. По результатам назначался очередной режим инъектирования. Вертикальные деформации фиксировали с точностью до 0,3 мм автоматическими шланговыми уровнями, экстензометрами и прецизионными нивелирами; горизонтальные подвижки — по автоматическим и оптическим маркам; уклоны — с помощью вертикальных и горизонтальных автоматических цепных инклинометров, установив между сенсорами интервал 2 м. Отчеты показали, что с помощью Soilfrac удалось ограничить осадку здания пятью мм, а уклон — критическим соотношением 1:2000. Современные чудеса света Достижения инженерной геологии и строительной техники дают возможность возводить уникальные сооружения. Во Франции на автомагистрали Париж — Барселона строится мост, который станет самым высоким в мире — 340 м! Общая длина моста 2460 м складывается из 8 пролетов. Металлическое пролетное строение весом 36 000 т монтируется французской фирмой Enerpac методом встречной продольной надвижки от обоих устоев. Для реализации задуманого потребовалось возведение семи временных промежуточных опор, пять из которых достигают высоты 87–163 м. Проезжая часть моста общей шириной 27,35 м включает три полосы движения и одну остановочную в каждом направлении. Мост рассчитан на срок службы 120 лет в самых жестких погодных и сейсмических условиях. Проект стоимостью 300 млн евро финансируется из частных средств. Планируется, что расходы будут компенсированы платой за проезд по мостовому участку дороги в течение 75 лет. Единственным в мире является вращающийся подъемник для судов в шотландском городе Фолькерке, построенный между каналами Форт и Клайд. Называемый Falkirk Wheel («Фолькеркское колесо»), он вызывает у туристов не меньший восторг, нежели сказочный замок Эдинбурга или «Трон короля Артура». Подъемник имеет две диаметрально расположенные ванны длиной 30 м. Общий вес «перебрасываемых» в один прием судов — 600 т, максимальная высота подъема — 24 м. Раньше, чтобы попасть из одного канала в другой, необходимо было преодолеть систему шлюзов, потратив около суток. Теперь все происходит в течение 15 минут. Альберт Полуновский, кандидат технических наук, г. Льеж, Бельги

 Важно:
  ДЛЯ ОБМЕНА КНОПКАМИ - возьмите наш код, поставьте его на Ваш сайт и добавьте Ваш ресурс ЗДЕСЬ

Код кнопки:


Главная | Рубрикатор | Размещение рекламы | Рекламные агентства | Обзор выставок
Строчная реклама | Рынок металлов | Статьи и анонсы | Адреса фирм из статей
Содержание справочника ЛКМ | Анкета для посетителей | Доска объявлений | Страница ссылок