Строительство на плывунах

В условиях плотной застройки современных городов не всегда удается выбрать идеальное место для возведения жилого или промышленного здания. В некоторых случаях приходиться возводить дома в неблагоприятных условиях и осложненных условиях. Одним из таких проблемных факторов является ненадежное основание под будущий фундамент, в частности строительство на так называемых плывунах.

В Москве плывуны осложнили работу по прокладке Алабяно-Балтийского тоннеля на Соколе. На глубине 7 м был обнаружен плывун, сквозь который необходимо было прокладывать автомобильный тоннель. Одной из самых громких аварий связанных с участием плывунов, стал прорыв плывуна в тоннель метро в Санкт-Петербурге в 1974 г. Это повлекло за собой не только разрушения метрополитена, но и деформации жилых домов, асфальтового покрытия и трамвайных путей на поверхности, образовался обвал глубиной немного больше 2.5 метров и площадью около 1.5 квадратных километров.

В статье затронута проблема водонасыщенных грунтов и приведены способы ее решения в современных условиях строительства. Подробно рассмотрены основные применяемые способы, а именно использование иглофильтров, устройство «стены в грунте» при разработке котлованов, забивка свайного фундамента, замораживание грунтов, метод струйной цементации, перечислены преимущества и недостатки каждой технологии.

Плывун это разжиженный, насыщенный влагой грунт преимущественно из песчаных и супесчаных мелкодисперсных частиц. Находясь в толще земли, под некоторым давлением, представляет серьезную опасность для будущего здания или сооружения, так как при механическом воздействии разжижается и дает серьезные просадки, что грозит деформациями и разрушением. Зачастую плывуны имеют мощность от 2 до 11 метров и имеют округлую продолговатую форму. Встречаются на территориях бывших водоемах, болот, низинах, в местах протечек канализационных систем. Сам по себе плывун обладает низкой несущей способностью, но может выдерживать достаточное давление при полной его герметичности, это означает, что ни в коем случае нельзя вскрывать плывуны при разработке грунта.

Различают несколько типов плывунов: истинный и ложный. Истинные плывуны в основном представлены пылеватыми глинистыми песками, супесями и мелкими суглинистыми грунтами, такие грунты крайне медленно фильтруют воду и хорошо впитывают влагу. Ложный плывун имеет в своем составе гравелистые пески, которые не имеют между собой связи. Однако под давлением воды приходят в размягченное состояние, дают просадки [1, с.128].

В современном строительстве существуют технологии, позволяющие проводить строительные работы на плывунах, к таким технологиям относятся:

·     Использование иглофильтров.

·     Устройство «стены в грунте» при разработке котлованов.

·     Забивка свайного фундамента.

·     Замораживание грунтов.

·     Цементация.

Рассмотрим подробнее каждый метод. Система водопонижения при помощи иглофильтров. Суть метода заключается в погружении полых трубок длинной 5–9 м с фильтром на конце в тело плывуна, после чего производится откачка воды. Иглофильтры размещаются на расстоянии 0.5–1.5 м от края котлована по его периметру.

Для надежного закрепления стенок котлована в условиях плывунов часто применяют так называемую «стену в грунте». Это шпунтовое ограждение из металлических труб либо швеллеров, забиваемое сквозь толщу плывуна. Таким образом, обеспечивается безопасность проведения работ ниже уровня земли.

При большой мощности плывунов или большого веса возводимой конструкции применяют свайное основание. Смысл данного метода заключается в пробивке слабого водонасыщенного слоя и забивку свай в прочное основание, находящееся под ним. Таким образом вес здания переносится на прочное основание. Преимущество данного метода заключается в высокой надежности и долговечности. Недостатком является трудность применения в городских условиях, ибо рядом стоящие здания могут получить деформации от вибрации забивки железобетонных свай.

При малоэтажном строительстве в условии ограниченных экономических ресурсов применяют плитный фундамент с песчаной подушкой. Главной особенностью является использование ручной разработки грунта под фундамент без использования тяжелой техники. Фундаментную плиту стараются выполнить с максимальной площадью и малым заглублением. Таким образом, плывун в толще земли остается не вскрытым и нагрузка от здания распределяется равномерно. Тяжелая техника может прорвать водонасыщенный грунт – тогда возведение дома станет невозможным, так как после излития плывуна на поверхность или в другой мягкий пласт грунта – под основанием могли образоваться полости, грозящие провалом грунта.

Еще с прошлого столетия в нашей стране для борьбы с плывунами применяется технология замораживания грунтов. Данный метод использовался для прохождения водонасыщенных слоев при постройке Московского метрополитена, при проходке шахт, строительстве платин, тоннелей и т.д. Суть технологии: вокруг планируемого котлована бурились скважины, в которые опускались замораживающие трубки с хладагентом. В трубках находился так называемый рассол, хлорид натрия, который охлаждался по средствам циркулирующего по системе хладагента – фреона. В течение месяца установка замораживала периметр котлована и позволяла разработать строителям грунт и выставить защитные водонепроницаемые щиты либо другие конструктивные элементы будущего объекта строительства. Данный способ в последующем был усовершенствован, заменой рассола и хладагента на жидкий азот, что позволяло сократить замораживающее оборудование на стройплощадке. Минусом «рассольной» установки заключается в ее громоздких размерах и сложной эксплуатации, высокой стоимости работ. От проблем загромождения строительной площадки избавила замена охлаждающего рассола на азот, но стоимость данного метода не снизилась.

Широкое применение в современном строительстве на проблемных грунтах получила технология струйной цементации. С ее помощью возможно закрепить стенки котлована, устроить так называемую «стену в грунте» для предотвращения попадания плывуна в котлован будущего здания. Метод заключается в следующем: по периметру котлована бурят скважины специальным буром, на конце которого расположены форсунки для подачи бетона под высоким давлением. После достижения заданной глубины, вращающийся бур поднимают. Одновременно начинают подачу цементного раствора под давлением. Таким образом цементное молочко проникает в грунт и образует прочные грунто-бетонные сваи, которые ограждают котлован от просачивания плывунов. Данная технология может успешно применяться даже на тесных городских улицах без механического воздействия вибрации на окружающие здания и сооружения [2, с.45].

 Таким образом среди множества технологий строительства на водонасыщенных грунтах, мы можем наблюдать три основные тенденции: возведение «стены в грунте» и других ограждений для прохождения плывуна, монтаж свайного фундамента для переноса нагрузки на прочное основание и сохранение плывуна в своем первоначальном герметичном состоянии с использованием плитного фундамента для легких зданий и сооружений.

При использовании любых, даже самых современных технологий, строительство на ненадежных грунтах носит опасный характер, как на этапе возведения так и при последующей эксплуатации, поэтому необходимо с особым вниманием подходить к выбору территории застройки и местным условиям.