Обґрунтування ефективних способів закріплення складних інженерно-геологічних масивів при проектуванні основ фундаментів будівель та споруд

Гребеник, Антон Юрійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7020

Title:	Обґрунтування ефективних способів закріплення складних інженерно-геологічних масивів при проектуванні основ фундаментів будівель та споруд
Authors:	Грецький , Денис Володимирович Гребеник, Антон Юрійович
Keywords:	Інженерно-геологічні умови;методи підсилення ґрунтових основ;закріплення ґрунтів;основи та фундаменти будівель;складні геологічні масиви
Issue Date:	Jan-2026
Abstract:	Актуальність теми. За останні роки у всьому світі спостерігається неухильне збільшення обсягу будівництва у складних інженерно-геологічних умовах. Особливу проблему представляє будівництво в регіонах з ґрунтами, що мають специфічні властивості, так звані просадочні ґрунтові умови. Характерною таких ґрунтів є невисока несуча здатність, підвищена стисливість та погіршення механічних властивостей. Недооцінка особливих умов будівництва в цих умовах, може призвести до великих, часто нерівномірних осідань, а в гіршому випадку -до втрати стійкості основ будівель та споруд. Ін'єкційне закріплення ґрунтів є найбільш популярним технологічним методом посилення основ та фундаментів будівель та споруд. При закріпленні введені в ґрунт різні реагенти починають твердіти, утворюючи міцні структурні зв'язки між частинками ґрунту, забезпечуючи цим збільшення міцності, зниження стисливості ґрунтів, а також зменшення їх водопроникності та чутливості до зміни зовнішнього середовища . Однак проблеми ін'єкційного закріплення полягають у забезпеченні гарантованої міцності і довговічності масивів ґрунту або конструкцій, що закріплюються, у можливості створювати масиви зі значними габаритами, а також в екологічній та санітарній безпеці застосовуваних ін'єкційних складів. Більше того, в сучасних умовах будівництва важливим є питання зниження вартості матеріалів, що застосовуються. Основним шляхом зниження їх вартості є застосування місцевих матеріалів, у тому числі ґрунтів, оброблених в'яжучими матеріалами – ґрунтобетону. Таким чином, враховуючи інженерно-геологічні умови та темпи будівництва, враховуючи те, що приблизно 70-80% нашої країни складено складними інженерно-геологічними умовами, вивчення та вдосконалення існуючих процесів закріплення ґрунтів, а також розробка нових ін'єкційних складів з використанням місцевої сировини є актуальними проблемами сучасної будівельної та інженерно-геологічної практики. Удосконалення методу ін'єкційного закріплення ґрунтів основ будівель та споруд з використанням ін'єкційних складів на основі місцевих особливо тонкодисперсних в'яжучих матеріалів забезпечить зниження витрат, трудомісткості та тривалості робіт, дозволить підвищити прогнозування якості закріплених ґрунтів та ефективність їх використання при вирішенні складних геотехнічних завдань.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7020
Appears in Collections:	192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Кваліфікаційна робота магістра Гребенник А.Ю. МГБ-404.pdf Restricted Access		2.55 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Кафедра промислового і цивільного будівництва

«ЗАТВЕРДЖУЮ»
Зав. кафедри, к.т.н., доцент Пряник С.П.
___________________________________
"_____" ________________ 2025 р.

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи магістра

магістр
(освітній рівень)
на тему «Обґрунтування ефективних способів закріплення складних інженерно-
геологічних масивів при проектуванні основ фундаментів будівель та споруд»
(найменування теми)

Виконав студент __2__ курсу, групи МГБ-404
спеціальності 192 - Будівництво та цивільна інженерія
(шифр, назва)

_____________ Гребенник А.Ю.____
(підпис) (прізвище, ініціали)

Керівник кваліфікаційної роботи магістра
к.т.н., доцент Грецький Д.В._______ ________
(науковий ступінь, вчене звання,, прізвище, ініціали) (підпис)

Рецензент кваліфікаційної роботи магістра
_________________________________ ________
(посада , науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали) (підпис)

Черкаси 2025

3

РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ВІДОМИХ СПОСОБІВ ПІДГОТОВКИ ПІД
БУДІВНИЦТВО СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ МАСИВІВ ПРИ
ПРОЕКТУВАННІ ОСНОВ ФУНДАМЕНТІВ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД…………..7
1.1 Основні характеристики складних інженерно-геологічних ґрунтових
умов та їх особливості………………………………………………………………...7
1.2 Аналіз відомих методів закріплення ґрунтів…………………………....11
1.3 Аналіз практики досліджень переведення складних інженерно-
геологічних умов в проектний для будівництва стан ………………………….....17
1.4 Аналіз інших відомих методів глибинного ущільнення ґрунтів
основ………………………………………………………………………………….33
1.5 Аналіз перспективності застосування ін’єкційної технології
закріплення слабких інженерно-геологічних умов………………………..………41
1.6 Причини деформацій грунту і їх вплив на несучу здатність основи….43
Висновки по розділу 1………………………………………………………...50
РОЗДІЛ 2. ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТОВИХ МАСИВІВ, ЩО ЗАКРІПЛЕНІ
ІН'ЄКЦІЙНИМИ РОЗЧИНАМИ ...............................................................................51
2.1 Матеріали для ін'єкційних складів закріплення ґрунтів конструкцій…51
2.2 Технологічні особливості ін’єкційного закріплення структурно
нестабільних ґрунтів.....................................................................................................54
2.3 Міцність і деформаційні властивості ґрунтових бетонних масивів, що
ін'єкційно закріплені розчинами в’яжучого ..............................................................63
2.4 Структурні властивості простих бетонних масивів, ін'єкційно закріплені
розчинами в’яжучого ………………………………………………………………..69
2.5 Пористість і водонепроникність грунтових бетонних масивів, що
ін'єкційно закріплені розчинами в’яжучого ……………………………...……….72
Висновки по розділу 2…………………………………………………….….74
РОЗДІЛ 3. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РЕГЛАМЕНТ ЗАКРІПЛЕННЯ СКЛАДНИХ
ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ МАСИВІВ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД......................76
3.1 Рекомендації щодо підготовки рецептур ін’єкційного розчину на основі
місцевої сировини для закріплення складних інженерно-геологічних масивів
будівель і споруд.........................................................................................................76
3.2. Обладнання, що необхідне для проведення процедури для закріплення
складних інженерно-геологічних масивів будівель і споруд..................................81
3.3. Технологічні схеми подачі розчину при будівництві та експлуатації
будівель та споруд.......................................................................................................84
3.4 Результати реалізації закріплення складних інженерно-геологічних
масивів будівель і споруд...........................................................................................91
Висновки по розділу 3.....................................................................................96
РОЗДІЛ 4. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ СПОСОБІВ
ЗАКРІПЛЕННЯ СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ МАСИВІВ ПРИ
4

ПРОЕКТУВАННІ ОСНОВ ФУНДАМЕНТІВ БУДІВЕЛЬ ТА
СПОРУД…………………………………………………………………………...…97
4.1 Техніко-економічні показники способів закріплення складних
інженерно-геологічних масивів особливо тонкодисперсного вяжучого з
використанням місцевої сировини ..........................................................................97
4.2 Економічне обґрунтування ефективності способів закріплення
складних інженерно-геологічних масивів особливо тонкодисперсного вяжучого з
використанням місцевої сировини..........................................................................100
Висновки по розділу 4....................................................................................104
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ…………………………………………….……………..105
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ……………………………...………108

5

Актуальність теми. За останні роки у всьому світі спостерігається
неухильне збільшення обсягу будівництва у складних інженерно-геологічних
умовах. Особливу проблему представляє будівництво в регіонах з ґрунтами, що
мають специфічні властивості, так звані просадочні ґрунтові умови. Характерною
таких ґрунтів є невисока несуча здатність, підвищена стисливість та погіршення
механічних властивостей. Недооцінка особливих умов будівництва в цих умовах,
може призвести до великих, часто нерівномірних осідань, а в гіршому випадку -
до втрати стійкості основ будівель та споруд.
Ін'єкційне закріплення ґрунтів є найбільш популярним технологічним
методом посилення основ та фундаментів будівель та споруд. При закріпленні
введені в ґрунт різні реагенти починають твердіти, утворюючи міцні структурні
зв'язки між частинками ґрунту, забезпечуючи цим збільшення міцності, зниження
стисливості ґрунтів, а також зменшення їх водопроникності та чутливості до зміни
зовнішнього середовища .
Однак проблеми ін'єкційного закріплення полягають у забезпеченні
гарантованої міцності і довговічності масивів ґрунту або конструкцій, що
закріплюються, у можливості створювати масиви зі значними габаритами, а також
в екологічній та санітарній безпеці застосовуваних ін'єкційних складів.
Більше того, в сучасних умовах будівництва важливим є питання зниження
вартості матеріалів, що застосовуються. Основним шляхом зниження їх вартості
є застосування місцевих матеріалів, у тому числі ґрунтів, оброблених в'яжучими
матеріалами – ґрунтобетону.
Таким чином, враховуючи інженерно-геологічні умови та темпи
будівництва, враховуючи те, що приблизно 70-80% нашої країни складено
складними інженерно-геологічними умовами, вивчення та вдосконалення
існуючих процесів закріплення ґрунтів, а також розробка нових ін'єкційних
складів з використанням місцевої сировини є актуальними проблемами сучасної
будівельної та інженерно-геологічної практики.
Удосконалення методу ін'єкційного закріплення ґрунтів основ будівель та
споруд з використанням ін'єкційних складів на основі місцевих особливо
тонкодисперсних в'яжучих матеріалів забезпечить зниження витрат,
трудомісткості та тривалості робіт, дозволить підвищити прогнозування якості
закріплених ґрунтів та ефективність їх використання при вирішенні складних
геотехнічних завдань.
Мета роботи є обґрунтування складів та технологічного регламенту
проведення робіт з закріплення ґрунтових умов зі складними інженерно-
геологічними умовами для ін'єкційного закріплення основ будівель та споруд.
Відповідно до зазначеної мети поставлено та вирішено такі завдання
дослідження:
– провести аналіз існуючих способів закріплення ґрунтів під основи
будівель та споруд та обґрунтовано можливість використання нових складів на
6

основі місцевої тонкодисперсної сировини для ін'єкційного закріплення ґрунтів;
– обґрунтувати застосування композиційних складів на основі всесвітньо
відомого в’яжучого Mikrodur® з застосуванням місцевої сировини для отримання
закріплених ґрунтобетонних масивів з підвищеними властивостями міцності та
експлуатаційних характеристик;
–обґрунтувати раціональний технологічний регламент щодо проведення
робіт по ін’єкційному закріплення складних інженерно-геологічних умов;
– виконано порівняльний аналіз характеристик ін'єкційного закріплення
ґрунтів, отриманих при чисельному моделюванні та за результатами натурних
досліджень.
Об'єкт досліджень - ефективні способи закріплення складних інженерно-
геологічних масивів при проектуванні основ фундаментів будівель та споруд.
Предмет досліджень – спосіб ін’єкційного закріплення складних
інженерно-геологічних масивів при проектуванні основ фундаментів будівель та
споруд.
Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:
– проведено аналіз існуючих способів закріплення ґрунтів під основи
будівель та споруд та обґрунтовано можливість використання нових складів
сировини для ін'єкційного закріплення ґрунтів;
– обґрунтувати застосування композиційних складів на основі всесвітньо
відомого в’яжучого Mikrodur® з застосуванням місцевої сировини для отримання
закріплених ґрунтобетонних масивів;
–обґрунтувати раціональний технологічний регламент щодо проведення
робіт по ін’єкційному закріплення складних інженерно-геологічних умов;
– виконано порівняльний аналіз характеристик ін'єкційного закріплення
ґрунтів, отриманих при чисельному моделюванні та за результатами натурних
досліджень;
– підготовлено нормативні документи для реалізації експериментальних
досліджень у промислове виробництво та навчальний процес.

7

РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ВІДОМИХ СПОСОБІВ ПІДГОТОВКИ ПІД
БУДІВНИЦТВО СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ МАСИВІВ
ПРИ ПРОЕКТУВАННІ ОСНОВ ФУНДАМЕНТІВ БУДІВЕЛЬ ТА СПОРУД

1.1 Основні характеристики складних інженерно-геологічних ґрунтових
умов та їх особливості

У нашій країні, як і в усьому світі, лесові просадні ґрунти займають значну
частину територій, де знаходяться райони інтенсивного цивільного та
промислового будівництва [1]. Глибина залягання лесових ґрунтів коливається від
кількох сантиметрів до десятків і навіть сотень метрів. У північних районах, де
лесові відкладення розвинені лише окремих ділянках, їх величина становить 5 –
10 м, а районах суцільного поширення (півдні України, АР Крим) вона
підвищується до 30 – 50 м і більше, [2].
У зв'язку з широким розповсюдженням лесових ґрунтів проблема боротьби
з їхньою просадністю в основах інженерних споруд стає дуже актуальною. Це
зумовлено тим, що при промочуванні пор ґрунту відбувається просідання і різке
зменшення міцності ґрунту, що зазвичай призводить до повного або часткового
руйнування будівель і споруд через втрату стійкості основи і його осаді [3, 4].
Термін «лесовий» в наукову літературу вперше був введений в 1823 році К.
Леонардом, і з цього часу, можна сказати, почалися дискусії з приводу їх
походження і природи, специфічних властивостей і звичайно, просідання.
Спочатку під лесами розуміли будь-які породи з так званими ознаками
просадності (світло-палевий колір, пилуватий склад, наявність макропор).
Лісові просадні ґрунти поширені на всіх континентах, але найчастіше вони
зустрічаються в Європі, Азії та Америці. За підрахунками К. Кейльгака, за
середньої висоти лесових відкладень 10 м загальна площа, лесових порід на земній
кулі, становить 19 млн. км2. Північна межа поширення доль опускається у Європі
до 60° з. ш., в Азії вона проходить набагато північніше, а південний кордон сягає
28° пн. ш. У тропічних та субтропічних областях леси не зустрічаються. На
території країн СНД лісові породи займають 34% площ. Лісовими породами
перекрито більшу частину України (до 80%). Великі площі вкриті лесовими
породами в Середній Азії, Казахстані.
8

Більшість просадних ґрунтів (супісок, піщані та лесоподібні) мають
властивість змінювати свої характеристики в результаті певного впливу [4]. При
перевищенні напругою структурної міцності ґрунтів, порушення природної
структури або зміни вологості, їх фізико-механічні характеристики різко
погіршуються [5-7].

Рис. 1.1 – Графіки деформації лесового ґрунту при замочуванні:
а - зміна об'єму (крива стиснення);
б – зміна коефіцієнта відносного просідання.

Рис. 1.2 – Зміна просадочних властивостей лесового суглинку

Деформації лесу при замочуванні відбуваються при ущільненні ґрунтового
масиву за рахунок:
- підвищене навантаження - звичайна осадка;
- підвищення вологості (замочування) - просідання;
- тривалого зволоження – післяпросадочні деформації, які залежать від
вмісту в ґрунті повільно розчинних солей [5].
Розрахунок основ лесових просадних ґрунтів виконують за деформаціями,
що становлять суму опадів від зовнішнього навантаження і просідання при
замочуванні. В залежності від умов прояву просідання лесові ґрунти поділяють на
9

два типи:
І тип - просідання ґрунтів походить від дії зовнішнього навантаження, а
просідання від власної ваги або відсутня, або не перевищує 5 см;
II тип - крім просідання ґрунтів від зовнішнього навантаження можлива
також їх просідання (до 5 см) від власної ваги [5, 8].
Просідання ґрунту – являє собою складний фізико-хімічний процес, що
супроводжується ущільненням ґрунту в результаті переміщення та більш
компактного укладання окремих частинок та їх агрегатів, що сприяє зниженню
загальної пористості ґрунту до стану, що відповідає чинному тиску. В результаті
ущільнення ґрунту після просідання його характеристики міцності дещо
зростають. Подальше збільшення тиску продовжує процес ущільнення лесового
просадного ґрунту в стані водонасичення, збільшується при цьому його міцність
[8, 9].
Характер протікання деформацій у часі на просадних ґрунтах залежить від
їх вологого стану. Зазвичай просадочні ґрунти знаходяться в маловологому стані,
тому деформація їх стиснення від зовнішнього навантаження відбувається
протягом порівняно короткого часу. Просідання ґрунту, а також і осадка у
водонасиченому стані, протікають протягом більш тривалого часу, оскільки ці
процеси пов'язані з фільтрацією води через товщу ґрунту. Також відомо, що
водопроникність лесових порід у вертикальному напрямку у 2-10 разів вища, ніж
при горизонтальному. Це пояснюється тим, що пори в таких ґрунтах мають
вертикальну спрямованість. У лесових ґрунтів коефіцієнт фільтрації коливається
не більше 0,1-2 м/доба [10]. Гранулометричний склад лесових ґрунтів
характеризується відсотковим ваговим вмістом у породі фракцій, різних за
величиною частинок:
- піщаних 0,05 ... 2,0 мм;
- пилуватих 0,005 ... 0,05 мм;
- глинистих менше 0,005 мм [10].
У гірських районах ліси містять домішок частинок, розміром частинок
понад 2,0 мм. Такі ґрунти мають значну пористість (0,45-0,6) та коефіцієнт
пористості 0,65-1,20 [11].
Важливим компонентом для ґрунтів є наявність у них глинистих частинок.
Лісові ґрунти, залежно від вмісту в їх обсязі глинистих частинок, поділяються:
- Суглинки 10 ... 30%;
- Супіски 3 ... 10%;
- Піски менше 3%;
По гранулометричному складу і числу пластичності лесові ґрунти, в
основному, відносяться до пилуватих супісків і суглинків. [5].
Хімічний склад лесів досить різноманітний і характеризується значним
вмістом кремнезему (до 80%), оксидів алюмінію та заліза (до 10-20%), оксидами
кальцію та магнію (5-15%) [5]. До складу лісових ґрунтів входять десятки
10

мінералів, серед яких основне місце займають кварц, польові шпати, глинисті
мінерали та карбонати. Проте, з урахуванням генетичної позиції, їх можна
розбити на три основні групи:
- кластогенні (кварц, польові шпати та ін);
- глинисті (гідрослюди, монтморіллоніт та ін);
- типоморфні (карбонати, гіпс та ін) [5].
При закріпленні ґрунту необхідно враховувати вплив наступних факторів:
PH ґрунтових вод, ємності поглинання ґрунтів, вміст у ґрунтах карбонатів, гіпсу
та інших органічних речовин [12, 13].
Як відомо, при збільшення вологості зменшується швидкість поширення
ін'єкційних розчинів у ґрунті. PH ґрунту впливає на реакції середовища (лужне,
кисле). Визначається pH ґрунтових вод потенціометричним способом за
допомогою pH-метра марки РН-340. Місткість поглинання ґрунтів у лужному
середовищі показує їх фізико-хімічну активність, яка дозволяє прогнозувати
ефективність закріплення ґрунтів. Зміст карбонатів (СаCO3) в ґрунтах впливає на
хімічну активність ґрунтів, що закріплюються. Це особливо важливо при
закріпленні ґрунтів кислими ін'єкційними складами. Зміст карбонатів в ґрунті, що
закріплюється, визначається параметричним способом в лабораторних умовах
[12]. Проблема лесових порід вже понад сто років залишається актуальною і досі
далека до повного вирішення.
Однак ми сьогодні можемо говорити про таку складну і багатофакторну
природу просідання лісів, про різні умови їх походження, що тривалий час
залишалося загадкою. Знання природи просідання лісових ґрунтів дало нам
можливість знайти різні інженерні рішення проти цієї недуги. Більшість цих
рішень спрямоване на трансформацію нестійкої специфічної структури пор у
стійкий недеформований стан. У цьому прагнуть знизити активну пористість
лесових ґрунтів, тобто підвищити їх щільність, і збільшити контактну міцність
мінеральних частинок, (перевести менш міцні перехідні контакти – більш міцні).
Багато в чому просідання лесових ґрунтів пояснюється формуванням у них
особливої, так званої, лесової структури. Більш глибоке вивчення особливостей та
властивостей лесів може дати нам ключ до розгадки проблеми просідання цих
порід. Вирішення даної проблеми станемо великим прогресом у галузі
будівництва, дозволить розробити ефективні розв'язання проблеми просідання
лісових ґрунтів, що забезпечить надійність будівництва інженерних споруд на цих
породах.

1.2 Аналіз відомих методів закріплення ґрунтів

Важливим етапом при будівництві на просадних ґрунтах є забезпечення
міцності основ та фундаментів інженерних споруд, шляхом перетворення
будівельних властивостей слабких ґрунтів. Існують різні методи поліпшення
11

властивостей просадних ґрунтів [14-16], які можна об'єднати у три основні групи
(рис. 1.3):
1. конструктивні методи, створені задля створення найсприятливіших умов
роботи ґрунтів як підстав шляхом регулювання напруженого стану та умов
деформування;
2. фізико-механічні методи (ущільнення ґрунтів), що здійснюються різними
способами та спрямовані на зменшення пористості ґрунтів, створення більш
щільної упаковки мінеральних агрегатів;
3. фізико-хімічні методи (закріплення ґрунтів), які у освіті міцних штучних
структурних зв'язків між мінеральними частинками.
Забезпечення міцності та надійної експлуатації будівель та споруд на лесових
просадних ґрунтах забезпечується за рахунок застосування відповідних
принципів та методів будівництва, що засновані на обліку особливостей
складання та утворення, складу та характеристик ґрунтів, а також
закономірностей розвитку додаткових осад.
При будівництві на лесових просадних ґрунтах необхідно враховувати
можливість їх замочування і вжити заходів щодо запобігання деформаціям
інженерних споруд, так як при промочуванні лесу відбувається просідання і різке
зменшення міцності ґрунту. Це призводить до втрати стійкості основи, його
інтенсивного осаду і навіть видавлювання водонасиченого лесового ґрунту з-під
фундаменту, що часто закінчується повною або частковою руйнацією будівель і
споруд. За оцінками фахівців, при будівництві будівель і споруд на лесових
просадних ґрунтах, до 45% вартості витрат йде на роботи із запобігання
деформаціям об'єкта, що будується [3].
При будівництві будівель та споруд на лесових просадних ґрунтах, з метою
забезпечення їх міцності та стійкості, виконуються такі заходи [1, 6, 8, 12] :
– водозахисні заходи, тобто. захист ґрунтів основи від різкого підвищення
їхньої вологості або замочування;
- конструктивні заходи, тобто. конструктивне посилення просторової
жорсткості будівель та споруд; повне або часткове прорізування ґрунтів палями
або опорами;

12

Рис. 1.3 – Класифікація методів поліпшення властивостей ґрунту

– заходи щодо усунення просадних властивостей лесових ґрунтів шляхом
ущільнення або закріплення їх ін'єкційними складами.
Конструктивні заходи приймаються з розрахунку конструкцій на
нерівномірні просідання в основах, і спрямовані на пристосування будівель та
споруд до можливих нерівномірних опадів ґрунтів.
Водозахисні заходи проводяться для зниження максимальних просідань до
мінімально можливих величин, шляхом зниження можливості замочування
ґрунтів та промочування всієї їх товщі.
При виборі раціонального комплексу заходів для боротьби з просідання
лісових ґрунтів, необхідно враховувати наступні фактори: умови залягання
ґрунтів, фізико-механічні властивості ґрунтів, ймовірність замочування основ
фундаментів, конструктивні особливості будівель та споруд, місцеві умови
будівництва та ін.
Існує кілька способів боротьби з просіданням лесових. Найбільш
поширеним методом усунення просадних властивостей лесових ґрунтів є
механічне ущільнення важкими трамбування вагою до 10-ти більше. Такий метод,
13

заснований на багаторазовому скиданні (до 10 -16 разів) на ущільнюваний ґрунт
трамбування з висоти 4-8 м, дозволяє ущільнити товщу ґрунту на глибину до 3,5
м. [12].
При ущільненні лісових ґрунтів на глибину до 25 м проводяться заходи
щодо ущільнення ґрунтовими набивними палями або енергією вибуху. Іноді для
усунення просадних властивостей лесів виробляють спровоковане просідання
ґрунту, шляхом попереднього промочування ґрунтового масиву. В результаті
такого заходу ґрунт ущільнюється, втрачає свої просадні властивості та
переходить у стабільний стан [17].
Однак слід відзначити недоліки механічних способів ущільнення ґрунтів:
по-перше, виконувані роботи надто трудомісткі та енергоємні; по-друге,
проведення самих робіт багато в чому залежить від кліматичних умов та
властивостей ущільненого ґрунту; по-третє, при замочуванні відбувається
зниження міцності ущільненої основи.
Як показує досвід відомих учених, найбільш ефективним методом
запобігання нерівномірним осадам та подальшим деформаціям будівель та споруд
є ін'єкційне закріплення ґрунтів основи фундаментів. Ін'єкційне закріплення
просадних ґрунтів забезпечує підвищення несучої здатності ґрунтів,
водостійкості, довговічності та міцності.
Під ін'єкційним закріпленням ґрунтів мають на увазі такі методи їх
зміцнення, при яких між частинками ґрунту штучним шляхом (нагнітанням
ін'єкційних розчинів) створюються додаткові зв'язки, внаслідок чого зростає
міцність ґрунту та зменшується його стисливість.
На відміну від методів ущільнення, ін'єкційне закріплення ґрунтів не має
істотного впливу на їх структуру. При ін'єкційному закріпленні введені склади
утворюють у масиві ґрунту міцні структурні зв'язки. В результаті цього
забезпечується збільшення міцності ґрунтів, зниження їх стисливості, зменшення
водопроникності та чутливості до зміни зовнішнього середовища, особливо
вологості [14, 44, 45].
Існують різні методи закріплення просадних ґрунтів, залежно від технології
закріплення, хімічних процесів, що відбуваються в ґрунті при нагнітанні розчинів
та характеру зміни властивостей ґрунтів (рис. 1.4) [7, 8, 12, 16, 17].
14

Рисунок 1.4 – Існуючі методи фіксації ґрунту

Хімічні способи закріплення ґрунтів (однорозчинна, дворозчинна та газова
силікатизація, смолізація та амонізація) полягає в перетворенні властивостей
ґрунтів хімічними розчинами в їхньому природному заляганні. Хімічні способи
закріплення ґрунту засновані на взаємодії між хімічними реагентами, введеними
в ґрунт, або реакцією між хімічним розчином та активною частиною ґрунту,
утворюючи при цьому ґрунтобетонний масив із підвищеною міцністю,
довговічністю та водонепроникністю.
При хімічних способах закріплення ґрунту відбувається нагнітання
хімічних розчинів у ґрунти з коефіцієнтом фільтрації КФ рівним від 0,1 до 80
м/добу:
при КФ= 0,1-0,2 м/сут – газова силікатизація;
при КФ= 0,5-5 м/сут – однорозчинна силікатизація та смолізація;
при КФ= 5-80 м/сут -дворозчинна силікатизація.
Основні характеристики ґрунтів, що впливають на процес хімічного
закріплення, поділяються на дві групи:
1. У першу групу входять коефіцієнт фільтрації, щільність, пористість та
природна вологість ґрунту, та впливають на технологічні параметри закріплення;
2. До другої групи входять показники, що впливають на фізико-хімічні
процеси, що відбуваються у ґрунті при закріпленні, тобто закріплюваність ґрунту:
PH ґрунту та ґрунтові води, ємність поглинання ґрунту, вміст у ґрунтах
15

карбонатів, гіпсу та органічних речовин.
Однорозчинна силікатизація застосовується для закріплення
дрібнозернистих, пилуватих пісків і легких супісків з КФ= 0,5-5 м/сут, де досить
невеликий міцності ґрунтобетону - до 0,5 МПа, або влаштування водонепроникної
завіси в пісках. Існує кілька рецептур однорозчинного способу силікатизації:
силікатно-кремнієвофтористо-воднева, силікатно-фосфорнокисла, силікатно-
алюмосернокисла, амонітно-силікатна, силікатно-фтористовернокисла і
силікатно-органічні [17].
Всі ці рецептури є гелеутворюючими розчинами з малою в'язкістю, яка
повинна зберігатися протягом усього часу їх нагнітання в ґрунт.
Дворозчинна силікатизація заснована на закріпленні середньо- та
крупнозернистих пісках з КФ від 5 до 80 м/сут, і забезпечує міцність закріпленого
ґрунту від 2,0 до 6,0 МПа. Здійснюється дворозчинна силікатизація шляхом
почергового нагнітання розчину (закріплювача) силікату натрію (Na2O · nSiO2)
та розчину (затверджувача) хлористого кальцію (CaCl2) через ін'ектори, що
призводить до утворення гідрогелю кремнієвої кислоти СaО · 3SiO2, [17].
Газова силікатизація призначена для закріплення піщаних та лісоподібних
ґрунтів з КФ від 0,1 до 0,2 м/добу, і показує міцність закріплення від 0,5 до 2 МПа.
Газова силікатизація відрізняється від звичайної тим, що доповнюється обробкою
силікатизованого ґрунту невеликою кількістю вуглекислого газу (CO2) [17]. Тобто
спочатку обробляється ліс з вуглекислим газом, потім натрію силікатом, а потім
знову нагнітається вуглекислий газ для затвердіння силікатного розчину.
Смолізація застосовується для закріплення дрібнозернистих, пилуватих
пісків та легких супісків з КФ = 0,5-5 м/сут з проектною міцністю ґрунту до 5 МПа.
При смолізації в ґрунт вводять високомолекулярні органічні сполуки (карбомідні,
фенолформальдегідні та інші синтетичні смоли) спільно з отверджувачами
(кислотами, кислими солями і т.п., де через якийсь час починається процес
полімеризації смоли. Цей процес протікає в три стадії: 1 – розчин втрачає
початкову в'язкість, тобто густіє, 2 – розчин переходить у желеподібний стан, 3 –
розчин перетворюється на тверду речовину [18].
При цьому виходить ґрунтобетон з достатньою високою
водонепроникністю та міцністю до 5 МПа.
Електрохімічні способи закріплення спрямовані для зміцнення
суглинистих, мулистих і глинистих ґрунтів з КФ менше 0,2 м/добу. Проте слід
зазначити, що міцність, що набувається при таких способах закріплення, має
невисокі показники – до 0,6 МПа [17, 19].
Електрохімічні способи закріплення включають три напрями:
– Електроосматичне зневоднення (осушення) – покращує властивості
ґрунту на період розробки котловану. Такий спосіб дозволяє розкрити котловани
у водонасичених ґрунтах шляхом спільного застосування постійного
електричного струму та голкофільтрового водозниження. При проходженні
16

постійного електричного струму у ґрунті починаються фізико-хімічні процеси, які
сприяють електроосмосу (руху води в порах ґрунту).
- Електрохімічне закріплення. При тривалому впливі на ґрунт постійного
електричного струму починаються фізико-хімічні процеси, які сприяють
помітному ущільненню ґрунту у анода та розрідження його у катода, який потім
теж починає ущільнюватися.
- Електросилікатизація. Цей спосіб складається з двох методів закріплення
- силікатизації та електричної обробки. Здійснення даного способу відбувається
за допомогою ін'єкторів, через які під тиском нагнітаються силікатні розчини,
потім пропускається постійний електричний струм. Одночасна дія силікатного
розчину та електричного струму на ґрунт прискорює проходження розчину,
сприяє зневодненню та агрегації ґрунту, а також утворенню в ґрунті гелю
кремнієвої кислоти.
Термічний спосіб характерний для закріплення лесових просадних ґрунтів з
будь-яким КФ, і забезпечує міцність закріплення до 0,2 МПа. Даний спосіб
заснований на нагнітанні через пробурені свердловини нагрітого в печах повітря
або розпечених продуктів згоряння. Під дією високих температур (від 350 ° С до
8000 ° С) окремі мінерали, що становлять скелет ґрунту, оплавляються,
утворюючи міцні зв'язки між частинками ґрунту, надаючи йому нові фізико-
хімічні властивості: ґрунт втрачає свої просадні властивості, стає
нерозмокальним, збільшуються коефіцієнти фільтрації, вологонепроникності, і
суттєво підвищується міцність ґрунту (до 0,2 МПа) [20].
Фізико-хімічні способи (цементація, глинізація та бітумізація)
застосовуються для закріплення крупнозернистих пісків, скельних, тріщинуватих
і карстових ґрунтів з КФ більше 80 м/доба, і дозволяють отримати ґрунтобетон з
міцністю від 0,5 МПа при глинізація та бітумізації, до 2 МПа при цементації
ґрунтів [15, 17].
Цементація та глинізація засноване на заповнення порожнеч, тріщин і
великих пір у великоуламкових ґрунтах цементним, глинистим або цементно-
глинистим складами. В результаті утворюються тверді цементні, глинисті або
цементно-глинисті камені, з підвищеною несучою здатністю та міцністю до 2
МПа.
Бітумізація здійснюється шляхом нагнітання розплавленого бітуму (гаряча
бітумізація) у пробурені свердловини. Ін'єктований у бітум починає остигати,
забезпечуючи ґрунтам водонепроникність. При нагнітанні в ґрунти бітумної
емульсії (холодна бітумізація) окремі частинки бітуму починають з'єднуватися,
забиваючи пори ґрунту щільною масою, що сприяє утворенню ґрунтобетонного
масиву з підвищеною міцністю, зв'язністю та водонепроникністю.
Бурозмішувальний метод використовується для закріплення лесових,
суглинистих і мулистих ґрунтів незалежно від їх ΚФ. При даному методі за
допомогою бурильного верстата ґрунт занурюють порожнистий шланг, на кінці
17

якого розташовують бурозмішувач для розпушування ґрунту. При зворотному
обертанні снаряда ґрунт вводять цементний розчин. В результаті відбувається
змішання ґрунту з цементом і утворюється паль або масив цементоґрунту
діаметром від 0,6 до 1,0 м, який має значну несучу здатність і достатню щільність,
[18].
Можливість застосування перерахованих методів закріплення здійснюється
за такими параметрами: вид ґрунту, коефіцієнт фільтрації ґрунту та необхідна
міцність закріпленого ґрунту.
Аналізуючи отримані дані необхідно зробити висновок про те, що:
ін'єкційні способи закріплення мають найбільш широкий спектр закріплюваних
ґрунтів з КФ від 0,1 до 80 м/доба, дозволяють отримати ґрунтобетонні масиви з
високими показниками міцності, що дає можливість забезпечити стабілізацію
деформацій основ будівель і споруд та ліквідацію їхнього осаду.

1.3 Аналіз практики досліджень переведення складних інженерно-
геологічних умов в проектний для будівництва стан

Ущільнення поверхні використовується в умовах багатошарової
укладання ґрунтів всіх видів.
Найбільш поширеним видом машин для ущільнення базових ґрунтів є
вібраційні ролики [21] з гладкими роликами, в основному середні і важкі
причіпні ролики, герметизувальний ролик яких з'єднаний з базовою
машиною - трактором.
У нашій країні розроблені рекомендації щодо ущільнення піщаних
ґрунтів основ з вібруючими роликами в будівництві [22]. Ефективність
використання вібраційних роликів з плавною прокаткою, що працюють в
ударно-вібраційному режимі, для ущільнення глинистих ґрунтів основ
(морейновий суглинок) вивчені та знайшли практичну апробацію в практиці
будівництва [22].
Застосування віброкотків замість котків статичної дії дозволяє
збільшити товщину шару, що ущільнюється, з 10-15 см до 30-50 см, а в деяких
випадках і більше. До позитивних якостей вібраційних котків слід віднести
простоту пристрою та зручність експлуатації, високу продуктивність та
ефективність при ущільненні ґрунтів основ на великих площах, низьку вартість
ущільнення.
Зараз у вітчизняній практиці найбільшого поширення набули вібраційні
ковзанки зарубіжного виробництва. Одна з важких напівпричіпних ковзанок
фірми «Бомаг» показана на рис. 1.5.
Придбання закордонних ковзанок потребує значних витрат валютних
коштів. Вартість однієї віброкатки становить близько 70-130 тис. доларів
США.
18

На Харківському тракторному заводі було виготовлено важкий
вітчизняний віброкаток з урахуванням трактора «ХТЗ» К- 701М для
динамічного ущільнення різних ґрунтів підстав [23].
Загальний вигляд цієї вібраційної ковзанки представлений на рис. 1.6. За
своїми технічними характеристиками цей віброкоток є потужною
високопродуктивною машиною, здатною повністю забезпечити значну
інтенсивність укладання будівельних ґрунтів основ із заданим ступенем
щільності і в цьому не поступається найкращим зарубіжним зразкам свого
класу. Це підтверджують попередні порівняльні дані про продуктивності
найбільш важкої вібраційної ковзанки з гладким вальцем фірми «Бомаг» та
вітчизняної віброкотки «ХТЗ» К-701М-ВК.
Віброкоток К-701М-ВК пройшов дослідно-виробничі випробування і
успішно використовувався на будівництві багатьох будівництвах для
ущільнення гравійно-галькових ґрунтів товщиною шару до 1 м. Загальний вид
вібраційної ковзанки «ХТЗ» До 701 М-ВК , на рис. 1.7.

Рис. 1.5. Важка одновальцева ковзанка фірми «Бомаг»

Рис. 1.6. Конструктивна схема вітчизняної важкої вібраційної техніки
«ХТЗ» К-701М-ВК

19

Рис. 1.7. Віброкаток К-701М-ВК з гладким катком

На цьому ж будівельному майданчику успішно випробувано
модифікацію вібраційного ролика К-701М-ВК з кулачковим валком для
ущільнення піщаних суглинків і щебеневих ґрунтів баз.
Однак слід зазначити, що вібраційний валик К-701М-ВК навряд чи
підходить для ущільнення дрібних і середніх пісків безпосередньо уздовж шару
пухких пісків основ. Крім того, він «колісний», що ускладнює проходження
через шар пухких пісків.
Тому для цієї мети використовувалися більш легкі вібраційні ролики
марок А-8 і А-12 німецького виробництва. Крім того, ефективне ущільнення
основи було досягнуто тільки при значному зволоженні піску.
Крім вібраційних роликів, для ущільнення базових ґрунтів також
використовуються вібраційні пластини і вібруючі тарани. Через низьку
продуктивність і ефективність сфера їх застосування обмежується
ущільненням в тісних умовах базової підготовки, [12].
Аналіз досліджень ущільнення основ важкими трамбівками.
Ініціаторами методу ущільнення ґрунтів основ важкими трамбуваннями
є українські фахівці, тому вони отримали назву за кордоном як «українські
трамбування».
Вважалося, що найбільш ефективним є застосування важких
трамбування для ущільнення ґрунтів за їх оптимальної вологості. Тому на
початковому етапі важкі трамбування використовувалися для ущільнення
маловологих слабозв'язних та зв'язних ґрунтів основ.
У 50-ті роки в НДІ основ та підземних споруд Ю.М. Абелевим та В.Б.
Швецем була розроблена інструкція з поверхневого ущільнення ґрунтів основ
(піщаних, глинистих, макропористих просадних) будівель та промислових
споруд з метою покращення їх будівельних властивостей [24].
Відомий радянський досвід [25-27] застосування важких трамбівок для
20

ущільнення маловологих ґрунтів свідчить про те, що для цього
використовувалися трамбівки масою 4,5-10 т діаметром нижньої основи від 1,4
до 2,2 м, що скидаються з висоти 5-8 м. Ущільнення ґрунтів основ
здійснювалося на глибину до 2,5-5 м.
З 70-х років, завдяки зарубіжному досвіду, що широко розрекламується,
ущільнення водонасичених ґрунтів (при ступені вологості більше 80 %) основ
важкими і надважкими трамбівками фірмою «Луї Менар» (Франція), інтерес
до цього методу зростає і в нашій країні.
Луї Менаром було отримано патент на спосіб ущільнення
водонасичених ґрунтів важкими трамбуваннями [26], зареєстрований у
багатьох країнах світу. Хоча, як буде зазначено нижче, він має значні недоліки.
Зазначимо також, що спосіб динамічного ущільнення водонасичених ґрунтів,
заснований на явищі його розрідження, ще задовго до видачі патенту [68, 69].
За кордоном [27-35] широко застосовуються важкі та надважкі
трамбування масою 10-40 т, а в окремих випадках – навіть 200 т. При висоті
скидання від 10 до 40 м такі трамбування дозволяють ущільнювати ґрунти на
глибину від 5 до 40 м, причому не лише маловологі, а й практично повністю
водонасичені. Застосування таких трамбування дозволяє одночасно впливати
на об'єм ґрунту від тисячі до декількох десятків тисяч кубічних метрів. Тому
цей метод отримав назву серед фахівців «метод інтенсивного динамічного
ущільнення».
Для роботи з важкими і надважкими трамбівками використовуються як
спеціально створені установки (рис.1.8), так і високовантажні крани на
гусеничному ходу (рис.1.9) і «самохідні триноги» (рис. 1.10).
Ефективність інтенсивного динамічного ущільнення найбільш істотна
при великих площах ділянок, що обробляються. Із зарубіжного практичного
досвіду відомо, що зазвичай інтенсивне динамічне ущільнення доцільно
застосовувати на площах основи понад 5000 м2.
Вперше в нашій країні метод динамічного ущільнення водонасичених
ґрунтів потужної товщі (до 10 м) був застосований на будівництві Загірської
ГАЕС для підготовки основи дамби верхнього басейну [36]. Для ущільнення
глинистих ґрунтів на підставі дамби використовувалася трамбування масою 16
т діаметром основи 2,8 м. Розробники методу вважають, що ущільнення
водонасичених глинистих ґрунтів у даних умовах відбувається за рахунок
стиснення в момент удару, що містяться в водонасиченому ґрунті бульбашок
защемленого газу Після цього за рахунок розширення газових бульбашок
відбувається віджимання води з пір ґрунту тривалий час [37].
21

Рис. 1.8. Найбільша самохідна машина, здатна виконувати операції з 200-
тонним вантажем при його вільному падінні з 25-метрової висоти

Рис. 1.9. Кран великої вантажопідйомності для скидання 25-тонного
трамбування з висоти 20 м
22

Рис. 1.10. «Самохідні триноги» для роботи з трамбуванням масою 30-50 т

У вітчизняній практиці було випробувано найважче трамбування масою
25 т, що скидається з висоти 25 м для ущільнення піщаних ґрунтів основи [37].
Для ущільнення просадних лісових ґрунтів основи була апробована близька по
масі трамбування в 24 т, що скидається з висоти 9,5 м [37].
До теперішнього часу для роботи з важкими трамбуваннями
використовувалися екскаватори марок Е-10011, Е-1252, Е-2503 (2505 або
2508), що працюють у режимі драглайну. У цьому випадку підйом і скидання
трамбування у вільному падінні здійснюються зі стріли екскаватора тяговою
лебідкою із зусиллям, що не перевищує 190 кН, чим і обмежується маса
трамбування. До того ж, останніми роками заводи-виробники цих екскаваторів
перейшли на їх виготовлення з гідравлічним приводом замість механічного,
що зробило їх фактично непридатними для зазначених цілей.
Останні опрацювання автора дисертації показують, що в даний час є
цілком реальна можливість для широкого застосування в нашій країні
трамбування масою до 20-30 т. Наявне вітчизняне кранове обладнання
дозволяє піднімати такі вантажі на висоту 15-25 м.
Однак усі ці крани не можуть бути безпосередньо використані для
підйому-скидання трамбувань. Для роботи з трамбівками в крановому режимі
знадобиться розробка та підготовка спеціальних траверс, що дозволяють
зачеплювати, піднімати та скидати трамбовку у вільному падінні за умови
23

відчеплення від захватного пристрою.
Безперечно, такий режим роботи є трудомістким і малопродуктивним
через необхідність постійного зачеплення трамбування після його падіння та
інших факторів. Бажання ж робити підйом і скидання трамбування без
від'єднання від підйомного каната вимагатиме спеціальної обробки деяких
вузлів крана в заводських умовах.
В даний час для інтенсивного динамічного ущільнення ґрунтів
використовуються одномасні трамбування у вигляді розпластаної плити
круглої або багатокутної форми нижньої основи у плані [38].
Недоліком одномасних важких трамбування є той факт, що збільшення
глибини ущільнення основи може досягатися тільки при збільшенні маси і
висоти скидання такої трамбування і, як наслідок, необхідності застосування
більш потужних, дорогих і дефіцитних вантажопідйомних механізмів.
Крім того, при взаємодії таких трамбівок з ґрунтом основи утворюються
значні зони зсуву, що призводять до випору і розпушування поверхневих шарів
ґрунту основи на глибину 2-4 м і, отже, значних втрат енергії.
Часткове виключення останнього недоліку шляхом переходу на
застосування низки трамбівок з питомим статичним тиском, що збільшується
(від 0,02 до 0,04 МПа) для обробки одного і того ж будівельного майданчика,
як це запропоновано в роботі [38], представляється досить рутинним заняттям.
Автором дисертації запропоновано конструкцію трамбування,
позбавлену зазначених недоліків. Ця важка трамбування (рис. 1.11)
складається з двох ударних мас, що послідовно взаємодіють з ґрунтом основи
із заданим інтервалом часу. Спосіб [84] ущільнення нею захищено авторським
свідченням.
Проведені теоретичні та експериментальні дослідження [39] показали,
що при використанні такої трамбування обсяг втрамбованого ґрунту та
глибина ущільнення основи збільшуються на 30% порівняно з одномасним
трамбуванням при однаковій їх масі та висоті скидання. Причому досягнення
цієї ж глибини ущільнення основи може бути отримано одномасним
трамбуванням тільки при збільшенні її маси або висоти скидання в 1,5-2 рази.
24

Рис. 1.11. Момент скидання пробного варіанта важкого двомасного трамбування

Проте випробування первісного варіанта двомасного трамбування
виявили недоліки його конструктивного виконання, що виражаються, по-
перше, в низькій надійності ребристої плити, що перекриває отвір у зовнішній
частині двомасової трамбування, і, по-друге, у істотній нерівномірності осад
ґрунту під її зовнішньою та внутрішньою обробкою частинами.
Аналіз досліджень глибинного ущільнення піщаних основ установкою
поздовжнього вібрування
Просторовий ущільнювач поздовжнього вібрування, який отримав надалі
загальноприйняту коротку назву «віброялинка», був створений у 1960 році П.
Д. Лобасовим [39].
По [17] ущільнювач виготовляється з трубчастої штанги, яку з метою
підвищення продуктивності шляхом збільшення радіусу дії ущільнювача
вздовж її довжини забезпечують радіальними елементами для надання
ущільнювача просторової структури.
Просторова структура є багатоярусною системою, що нагадує «ялинку»,
що містить у кожному ярусі по чотири хрестоподібно розташовані і приварені
до штанги пластинчасті елементи, що мають у вертикальній площині форму
трапеції, що звужується до зовнішнього кола. Висота ділянки штанги з
просторовою структурою визначається рівною проектній глибині
ущільнюваного ґрунту основи. Для штучного насичення водою ґрунту, що
ущільнюється, безпосередньо в процесі роботи ущільнювача трубчаста штанга
забезпечена в нижньому кінці соплом і патрубком у верхній частині для подачі
25

під тиском води в ґрунт основи.
Ущільнювач через фланець у верхній частині трубчастої штанги жорстко
з'єднується болтами з віброзанурювачем.
Зібрана вібраційна установка, що включає віброзанурювач і ущільнювач,
підвішується на гаку крана. Загальний вид віброустановки представлений на
рис. 1.12.
Процес ущільнення на заданій точці ущільнення основи описаної
вібраційної установкою включає занурення в ґрунт основи на задану глибину,
подальший підйом ущільнювача і періодичне, у міру підйому, повторне
опускання його при безперервній роботі вібратора. На всьому проміжку часу
занурення та підйому ущільнювача через сопло в нижньому кінці штанги в
ґрунт під тиском подається вода.
При цьому динамічне збудження піщаного водонасиченого середовища
викликається одночасно у всьому обсязі масиву ґрунту в радіусі дії
ущільнювача на глибину його занурення. Пісок при вібрації ущільнюється не
тільки внаслідок більш компактного переукладання частини піску після
розрідження, але також від впливу високочастотних ударів елементів
ущільнювача при повторному зануренні.
Ущільнювач типу «віброялинка» має досить просту конструкцію, що
складається з зварних деталей, що не вимагають верстатної обробки, що
дозволяє виготовляти його безпосередньо на об'єкті будівництва.
У зв'язку з цим ущільнення піщаних ґрунтів основ віброустановкою
знайшло найширше застосування як у вітчизняній, так і зарубіжній практиці
будівництва [40].
Аналіз відомого досвіду ущільнення піщаних ґрунтів віброустановкою
ВУУП-6 показує, що ущільнення піддавалися як водонасичені ґрунти піщаного
засипання (або намитої основи), у тому числі в порожнині паль-оболонок
діаметром 5,5 м, так і маловологі ґрунти.
Товщина основи ущільнюється 4-6 м. Після ущільнення відносна
щільність ID досягала дуже великих значень - до 0,75-0,96, а кут внутрішнього
тертя ґрунту.
Ущільнення піщаного ґрунту основи на глибину до 6 м дозволило на
будівництві багатьох великих об’єктах будівництва замінити пальовий
фундамент із монолітним ростверком збірними фундаментами на ущільненій
піщаній основі.
26

Рис. 1.12. Загальний вигляд віброустановки при ущільненні основи

Аналіз існуючих пропозицій щодо вдосконалення методу глибинного
ущільнення ґрунтів основ віброустановкою
На думку авторів [41], глибина ущільнюваного шару основи може бути
істотно збільшена (до 12-15 м) при використанні як віброзбудник потужнішого
вібратора ВШ-1 замість віброзанурювача В401 (ВПП-2М), який
використовується у віброустановці ВУУП-6.
В останні роки за кордоном знаходять застосування надпотужні
високочастотні гідравлічні вібратори німецького виробництва фірми «Мюллер»
для занурення паль-оболонок великого діаметру. Відомий досвід занурення
металевих паль-оболонок діаметром 820 і 1420 мм на глибину до 28,0 м з
подальшим добиванням гідромолотом до проектної позначки 36,0 м (щоб
забезпечити несучу здатність паль-оболонок) на будівництві нафтового
терміналу. порту.
Звісно ж, такі вібратори також можна використовувати для роботи з
комплектом ущільнювачів.
У конструкції віброущільнювача [89] радикальні пластини виконуються з
перфорованими трубками (рис. 1.16) для нагнітання розчинів, що зміцнюють, в
ґрунти основи..
Автори [42] запропонували для віброущільнення дрібнозернистих пісків
виконувати в трубчастому елементі віброущільнювача отвору на довжині
більше 1/2-1/3 в нижній частині. Трубчастий елемент з отворами обгортається
27

матеріалом типу «дорніт» і металевою сіткою, до якої подається напруга 36 В
для виключення кольматації отворів тонкодисперсними частинками (рис. 1.13).
Така конструкція віброущільнювача повинна забезпечити швидший
відтік води від води, що віджимається, із зони ущільнення у вертикальному
напрямку.
Дана конструкція віброущільнювача в принципі дуже нагадує роботу
піщаних або стрічкових дрен, що влаштовуються для консолідації слабких
глинистих ґрунтів основи.
Ущільнювалися свіжонамиті дрібні піски пухкої додавання (коефіцієнт
пористості 0,9-1,05, щільність сухого піску 1,3-1,4 г/см3). Потужність шару, що
ущільнюється, 4 м. Коефіцієнт фільтрації пісків становив 1 м на добу.
Ущільнюючий пристрій було виконано з труби довжиною 5 м і діаметром
159 мм. Стіни труби перфорувалися на довжині 3,5 м отворами діаметром 20
мм. Перфорована частина труби була покрита два шари фільтруючим
матеріалом товщиною одного шару 5 мм. Нижній отвір труби було закрито
наглухо конусною насадкою-тампоном, а весь матеріал, що фільтрує, закритий
металевою сіткою, до якої через трубу підведено напругу через понижувальний
трансформатор.
На відстані 40 см від місця кріплення труби до вібратора був приєднаний
патрубок для відведення води завдовжки 0,5 м та діаметром 70 мм. До
вертикального елементу віброущільнювача було прикріплено 24 пластинчасті
горизонтальні елементи з кроком 0,5 м. Розміри горизонтальних елементів:
довжина – 0,45 м, ширина – 0,15 м, товщина – 15 мм.
Для передачі вібрацій використовувався вібронавантажувач В-401А.
Потужність електродвигуна – 58 кВт, граничний споживаний струм – 100 А,
амплітуда коливань – 6 мм, частота коливань – 25 Гц, прискорення коливань –
3750 мм/с2.
28

Рис. 1.13. Просторовий віброущільнювач з нагнітанням
закріплювальних розчинів у ґрунт:
1 – вібратор будь-якої дії з електродвигуном та з'єднаний з ним віброзмішувач; 2
та 3 – труби, що утворюють систему трубопроводів; 3, 4 та 5 – елементи, що
передають ґрунту динамічний вплив; 6 – труба для приєднання шлангу насоса,
що нагнітає закріплюючий розчин

Рис. 1.14. Просторовий віброущільнювач із мимовільним відпливом води на
поверхню: а – загальний вигляд пристрою; б – нижня частина пристрою у
збільшеному масштабі. Цифрові позначення:
1 – вібратор; 2 і 3 – порожнистий вертикальний та пластинчасті горизонтальні
29

елементи просторової стрижневої системи; 4 – перфорація штанги на заданій
довжині; 5 – двошаровий фільтруючий елемент; 6 – захисна металева сітка; 7 –
ущільнююча насадка-тампон; 8 – патрубок для відведення води; 9 – знижуючий
трансформатор

Віброущільнення ґрунтів описаним ущільнювачем виконувалось при
виконанні дослідно-виробничих робіт на одному з майданчиків, що
забудовуються намивної території.
Ущільнювалися свіжонамиті дрібні піски пухкої додавання (коефіцієнт
пористості 0,9-1,05, щільність сухого піску 1,3-1,4 г/см3). Потужність шару, що
ущільнюється, 4 м. Коефіцієнт фільтрації пісків становив 1 м на добу.
Ущільнюючий пристрій було виконано з труби довжиною 5 м і діаметром
159 мм. Стіни труби перфорувалися на довжині 3,5 м отворами діаметром 20
мм. Перфорована частина труби була покрита два шари фільтруючим
матеріалом товщиною одного шару 5 мм. Нижній отвір труби було закрито
наглухо конусною насадкою-тампоном, а весь матеріал, що фільтрує, закритий
металевою сіткою, до якої через трубу підведено напругу через понижувальний
трансформатор.
На відстані 40 см від місця кріплення труби до вібратора був приєднаний
патрубок для відведення води завдовжки 0,5 м та діаметром 70 мм. До
вертикального елементу віброущільнювача було прикріплено 24 пластинчасті
горизонтальні елементи з кроком 0,5 м. Розміри горизонтальних елементів:
довжина – 0,45 м, ширина – 0,15 м, товщина – 15 мм.
Занурення ущільнювача здійснювалося за включеного вібратора. Через 1-
1,5 хв після занурення віброущільнювача на задану глибину з вихідного
патрубка на поверхню основи почала надходити ґрунтова вода. Пісок у зоні
вібрування почав інтенсивно осідати. Візуальні опади поверхні основи та
надходження води на поверхню різко скоротилися через 5 хв. Після цього було
здійснено підйом ущільнювача.
В результаті глибинного віброущільнення масиву намитих пісків було
досягнуто досить рівномірної та високої щільності пісків основи. Коефіцієнт
пористості не перевищував значення 0,6, щільність сухого піску досягла
значення 1,66 г/см3, коефіцієнт відносної щільності став більше 0,67, що
свідчить про переведення піску основи щільне додавання.
При контрольному ущільненні намитих пісків у тих самих умовах, але без
організації відпливу води, було отримано значення коефіцієнта пористості
щонайменше 0,75, що відповідає середньої щільності складання піску межі з
пухким. При цьому не вдалося забезпечити рівномірне ущільнення по всій
глибині намитого масиву.
Організація відтоку води сприяла також збільшенню фактичного радіусу дії
ущільнювача приблизно в 12-15 рази в порівнянні з віброущільненням без
30

відтоку води.
На думку авторів [42], пропонований спосіб і пристрій можуть успішно
застосовуватися для віброущільнення природних і техногенних ґрунтів у
природному заляганні та в земляних спорудах, у тому числі на намивних
територіях, в тілі гребель, гребель, золотовідвалів, водосховищ, на пляжах, для
захисту берегів водосховища від їхньої переробки тощо.
Відомий досвід гідровіброущільнення пухких ґрунтів основи та
будівництва на них у Ризі за допомогою віброфлотатора, умовно названого
«віброштиком» [42].
Конструкція «віброштика» (рис. 1.15) була виконана з порожнистої штанги
діаметром 200 мм та довжиною 9,5 м, до нижньої частини якої приварені ребра
завдовжки 2,5 м та шириною 125 мм з листової сталі, а до верхньої – оголовок
для жорсткого кріплення високочастотного вібронавантажувача типу В-401.
Для штучного водонасичення основи у верхній частині штанги є патрубок
для приєднання водяного насоса марки 4НДВ. На нижньому

Рис. 1.15. Загальний вигляд «віброштика» на точці ущільнення основи

Наприкінці передбачена форсунка, а між ребрами – ряд додаткових. отвори
для подачі води. Як базова машина застосовувався кран К-169.
Розробники зазначають, що порівняно з наявними віброфлотаторами типу
«віброялинки», зокрема ВУУП-4, ВУУП-6 та ін., перевагами «віброштика» є
простота конструкції, велика жорсткість і глибина віброущільнення основи, що
досягає 9,5 м, можливість варіювання режимом водонасичення пісків шляхом
заглушки форсунки та отворів для подачі води. Проте автор дисертації хотів би
31

відзначити, що віброущільнювач типу «віброялинка» характеризується більш
низькими сумарними силами тертя на поверхні радіальних елементів та силою
опору зануренню їх у ґрунт основи. Метод гідровіброущільнення із
застосуванням «віброштика» був використаний у 1985 р. на будівництві
житлового будинку у мікрорайоні Плявнієки-II для заміни запроектованих
фундаментів із забивних паль завдовжки до 10 м та перетином 30х30 см
звичайними стрічковими фундаментами на природній основі.
Заснування двосекційного шести- та семиповерхового будинку серії 602 ЛГ
було складено на глибину до 6 м в основному дрібнозернистими пухкими
пісками (Місцями – середньої щільності).
Ущільнення здійснювалося в режимі чергування занурення та підйому
віброфлотатора з глибиною занурення (штикування), що зменшується.
Контрольним зондуванням було встановлено оптимальний загальний час
ущільнення на одній точці ущільнення, що дорівнює 12 хв.
У процесі віброущільнення у місці занурення віброфлотатора
утворювалася мульда осідання у вигляді яскраво вираженої вирви діаметром
2,4-2,6 м і глибиною до 0,7 м і деякого загального осідання поверхні,
обмеженою кільцевою тріщиною діаметром 6-7 м. На підставі аналізу
результатів статичного зондування було остаточно визначено відстань між
точками «штикування», що дорівнює 2,5 м. Одночасно було встановлено, що у
верхній ущільнюваній зоні утворюються місцеві конусоподібні вирви
діаметром близько 0,8 м і глибиною 0,7 – 0,8 м різкого зниження ефекту
віброущільнення. При виробничому ущільненні вироблялося зрізання цього
шару на глибину близько 1 м-коду. Штампові випробування після
експериментального віброущільнення на кущах по сім точок ущільнення, що
утворюють рівносторонні трикутники, дали значення Е = 25 МПа при ρd = 1,60
т/м3 та е = 0,66, що свідчило про суттєвий ефект ущільнення. Однак у «кишені»,
тобто. у центрі між точками віброущільнення, ефект ущільнення був у 1,2 – 1,5
рази нижче. Виробниче віброущільнення ґрунтів у основі будівлі було виконано
за 15 робочих змін у 204 точках віброштикування глибиною 6,5 м. Завдяки малій
товщі верхнього шару сухого піску, виявилося доцільним при виробничому
віброущільненні його водонасичення виконувати подачею води шлангом в
воронку, що утворилася при зануренні віброфлотатора.
Результати виробничого віброущільнення контролювалися статичним
зондуванням на восьмий день після закінчення робіт. Фізико-механічні
характеристики пухких пісків значно підвищилися, зокрема, модулі деформації
коливалися в межах від 14 до 20 МПа, інакше підвищилися в 1,5 – 2 рази. У той
самий час характеристики дрібнозернистих пісків середньої щільності
змінилися незначно і за модулях деформації понад 30 МПа були незмінними.
Загалом у результаті віброущільнення було отримано значне підвищення
однорідності пісків за щільністю основи.
32

Фундаменти під будинок були запроектовані стрічковими зі збірних блоків
шириною 1,6 м з розрахунковим тиском під підошвою, що дорівнює 0,2 МПа.
Результати спостережень за опадами цієї будівлі за стіновими марками,
встановленими на цокольних панелях, показали, що опади фундаментів за два
роки практично загасли і склали в середньому 13 мм (найбільша – 19 мм,
найменша – 10 мм).
Порівняльні спостереження за опадами поблизу аналогічного будинку,
зведеного на пальовому фундаменті, виявили, що його опади за той же період
не перевищували 4 мм.
Таким чином, опади будівлі на стрічковому фундаменті на ущільнених
пісках виявилися в кілька разів меншими за допустимі за ДБН В.2.1-10:2018
Основи і фундаменти будівель та споруд, які для будівель цієї конструкції не
повинні перевищувати 100 мм.
Порівняння техніко-економічних показників двох варіантів фундаментів
показало, що при стрічковому фундаменті матеріаломісткість знижується
втричі. На думку автора, викладений досвід фундаментобудування на піщаних
ґрунтах вказує на необхідність повного виключення паль при таких ґрунтах при
масовому житловому будівництві, особливо (враховуючи факт повсюдного
поширення голів недобитих паль, що стирчать) в аналогічних ґрунтових умовах.

1.4 Аналіз інших відомих методів глибинного ущільнення ґрунтів основ

Серед інших методів глибинного механічного ущільнення ґрунтів основ
потрібно, перш за все, назвати метод гідровіброущільнення, який відомий
гідротехніка з досвіду його використання фахівцями на будівництві Асуанської
греблі в Єгипті [43].
Відомі також електроіскровий [8], пневмопульсаційний [17] та
гідропневмопульсаційний [17] методи ущільнення основ. Всі ці способи були
апробовані лише в лабораторних умовах або в окремих випадках на дослідних
майданчиках в натурних умовах. Для ущільнення слабких глинистих ґрунтів
основ може застосовуватися метод ущільнення (консолідації) ґрунтів піщаними
палями та стрічковими дренами [22, 23].
Нижче докладніше розглянемо кожен із перерахованих методів. Метод
гідровіброущільнення [17] полягає в послідовному зануренні в ґрунт (під
власною вагою) гідровібратора, виконаного у вигляді витягнутого
циліндричного корпусу з вбудованим електродвигуном і шарнірно з'єднаного з
колонами напрямних труб. Для подачі води під тиском гідровібратор
забезпечується трубопроводами. Віброущільнення ґрунту виготовляється на
глибину, на яку "потоне" вібратор.
Вітчизняною промисловістю було освоєно випуск потужних глибинних
вібраторів С-629 вагою кілька тонн.
33

Гідровібратор С-629 має електродвигун потужністю 25 кВт та частоту
коливання 2920 кол./хв. Для подачі води може бути використаний насос
продуктивністю не менше 500 л/хв з напором води, що подається до 6 атм.
Ефективне віброущільнення ґрунту досягається на відстані між точками
занурення одиночного вібратора, що дорівнює 2,5 – 3,0 м.
Є досвід використання пакета таких віброущільнювачів, зібраного з 2-6
штук. Зокрема, на Асуанській греблі шість вібраторів монтувалися на
спеціальній плавучій установці на відстані 4 м один від одного. Плавуча
установка складалася з внутрішнього понтону з відкритою середньою частиною
для опускання вібраторів та несучого порталу з труб для підвіски вібраторів та
підтримки напрямних форм. Понтони фіксувалися опорними палями.
Ущільнення основи проводилося шарами завтовшки по 15 м. Тривалість
циклу занурення вібратора на глибину 15 м становила 60 хв, середня
продуктивність досягала 10000 м3 ущільненого ґрунту за зміну.
Електроіскровий метод ущільнення використовує енергію ударного
імпульсу, що виникає при високовольтному розряді. Високовольтні розряди
виробляються у ґрунтовому середовищі за допомогою імпульсного генератора,
що дозволяє викликати дозовані кількості електричної енергії через задані
проміжки часу в такий спосіб.
Високовольтний трансформатор генератора імпульсного перетворює
електричний струм до напруги 80-100 кВ. За допомогою кенотронів або
селенових елементів струм випрямляється і надходить у батарею
високовольтних конденсаторів, які через повітряний кульовий розрядник
пов'язані кабелем із двома ізольованими один від одного електродами.
Електроди разом з розрядником монтуються в трубчастій штанзі, що
опускається в ґрунтове середовище. Коли напруга на обкладинках
конденсаторів досягає необхідного значення, відбувається проби зазору
повітряного розрядника. У цей момент до кінців електродів надходить
електричний струм високої напруги, створюється сильне електричне поле у
вологому середовищі, і внаслідок цього відбувається пробій міжелектродного
проміжку. Високовольтний розряд супроводжується утворенням у
водонасиченому середовищі зон з вельми високими тисками, що досягають
десятків тисяч атмосфер.
Тривалість пробою дуже мала і становить кілька мільйонів часток
секунди. Після чергового пробою відбувається повторне заряджання
конденсаторів, і процес знову повторюється. Час між розрядами (зазвичай від
20 до 50 с) підтримується автоматично шаровим розрядником. Ударна хвиля
при високовольтному розряді, аналогічна до вибуху заряду ВР, руйнує
структуру пухкого водонасиченого піску і призводить до його розрідження.
Через деякий час ґрунт набуває більш щільної структури.
Проведені авторами запропонованого методу польові дослідні роботи
34

показують, що даний метод дозволяє забезпечити діаметр дії
електроущільнювача близько 3 м і глибину ущільненої зони до 10 м.
Продуктивність ущільнення становить близько 1000 м3 ґрунту ущільненого в
зміну.
При пневмопульсаційному методі ущільнення [94] в товщу
водонасиченого піщаного ґрунту занурюється голкофільтр, який послідовними
поштовхами з частотою до 80 Гц нагнітається стиснене повітря за допомогою
спеціальної пульсаційної установки.
Динамічний вплив пульсації повітря на ґрунт аналогічний за своїм
характером впливів від звичайного глибинного вібратора. Ущільнення ґрунту
викликається коливаннями під час проходження пружної хвилі. Однак, за
твердженням автора, пневмопульсаційний метод ефективніший у порівнянні з
вібраційним через більш досконале випромінювання пружних хвиль у ґрунтове
середовище.
На підтвердження сказаного автори наводять дані про те, що при
застосуванні джерела типу пульсуючого середовища ефективний радіус
ущільнення дорівнює 3-5 м і перевищує це значення електромеханічного
вібратора приблизно в 3 рази, при цьому продуктивність зростає в 9 разів.
Була створена дослідна ґрунтоущільнююча машина, що реалізує даний
метод. Вона була змонтована на тракторі С-80 і складалася з поршневого
повітряного пульсатора, стріли з підвішеними повітропрохідними трубами та
лебідки для опускання та підйому труб. Занурення пульсаційних труб
проводилося при працюючому пульсаторі під власною вагою труб. Після
опускання труб на задану глибину з метою ретельного опрацювання кожного
шару ґрунту підйом труб проводився з послідовними зупинками в кожному
рівні. Максимальний тиск у пульсаційній камері доводилося до трьох атмосфер,
а частота пульсацій – до 10-15 Гц. Ця машина застосовувалася для ущільнення
свіжомитих пісків на глибину 2-4 м.
Радіус ущільнення від роботи однієї пульсаційної труби досягав 4- 5 м за
відсутності зовнішнього привантаження у вигляді шару сухого і маловологого
ґрунту, а за наявності такого товщиною лише 0,2-0,7 м зменшувався відповідно
до 2-0,5 м. В результаті ущільнення вдалося збільшити щільність скелета
дрібнозернистого піску з 1,54 до 1,61 г/см3.
Метод гідропневмопульсаційного ущільнення [17] заснований на
динамічному впливі фільтраційних сил, або так званих "динамічних
фільтраційних циклів".
Відповідно до цього методу в товщу піску основи занурюється
голкофільтр, який за допомогою розподільного клапанного пристрою
поперемінно підключається до напірного та вакуумного насосів. Таким чином,
у ґрунті створюються фільтраційні «поштовхи», що руйнують структуру і
35

призводять до його подальшого ущільнення під дією власної ваги. При цьому
вибирається така тимчасова послідовність фільтраційних «поштовхів», коли
наступний «поштовх» створюється тільки після переукладання частинок піску
від попереднього динамічного впливу фільтраційних сил. З даних лабораторних
досліджень отримано, що для ущільнення шару піску основи 4 м потрібно
створити тиск 8-10 м вод. ст. та вакуум 6-7 м.
Піщані палі – дрени застосовуються для консолідації слабких глинистих
ґрунтів основи [20]. Відповідно до цього методу в ґрунт основи шляхом вібрації
занурюється пустотіла труба діаметром 400-600 мм зазвичай з наконечником,
що розкривається. Після занурення труби на задану глибину основи в неї
засипається, наприклад бункером, що подається краном, пісок, і при
включеному вібратор труба висмикується.
Відстань між центрами свердловин має становити 4-6 діаметрів палі, а
продуктивність установки зазвичай досягає 8-15 штук паль за зміну, в окремих
випадках – до 30-50 штук.
На будівництві комплексу захисних споруд міста Києва було виготовлено
та апробовано таку установку для консолідації слабких глинистих ґрунтів
основи текучої та текучепластичної консистенції.
Зважаючи на те, що у вітчизняній практиці був відомий лише досвід
застосування стрічкових дрен при глибині занурення до 12 м, було закуплено на
конкурсній основі імпортне обладнання фірми Soilmec (Італія). Це обладнання
було змонтоване на базі крана ДЕК-50 (рис. 1.16).
Робота установки проводилася в такий спосіб. Після установки на точку
занурення в глинистий ґрунт через шар попередньо розпушеного шнеком
техногенного піску тіла дамби, вдавлюванням занурювався металевий лідер з
стрічковою дреною на глибину до 30 м. Потім лідер висмикувався з ґрунту, а
дрена відрізалася на рівні поверхні піску основи. Далі за допомогою стріли
крана лідер повертався на нову точку занурення. Стрічкова дрена знову
заправлялася в черевик і занурювалася в ґрунт основи. Таким чином,
формувалося дреноване поле (рис. 1.17) з кроком 2,5–3 м (за результатами
попередньо проведених на дослідних полігонах досліджень), у межах якого
проводилося нарощування позначки тіла греблі.
Основні результати проведених досліджень на дамбі з консолідації
слабких глинистих ґрунтів основи стрічковими дренами показали, що їх
пристрій є ефективним прийомом розсіювання порового тиску і тим самим
підвищення стійкості основи споруди у процесі зведення. Однак при цьому
скільки-небудь суттєвого збільшення фізико-механічних характеристик
глинистих ґрунтів з дуже малим (близько 40) кутом внутрішнього тертя не було
зафіксовано.
Автором дисертації було також запропоновано та здійснено влаштування
піщаних паль-дрен за допомогою установки КАТО (Японія), що
36

використовуються на будівництві КЗС для влаштування буронабивних
бетонних паль діаметром 1,2 м у підставі водопропускних споруд № 1 та № 2.
Загальний вид установки представлений на рис. 1.18.
Пристрій таких паль-дрен було здійснено на прилеглих ділянках до
водопропускних споруд, де застосування установки з занурення стрічкових
дрен було дуже проблематично через велику кількість залишків бетону,
арматури тощо, у піщаній підставі у цих зонах після завершення робіт із
зведення водопропускних споруд.
Порядок улаштування піщаних паль-дрен був наступним. Після
занурення обсадної труби з виїмкою ґрунту з її порожнини (рис. 1.19.) на
проектну глибину проводилося відсипання піску всередину труби.

Рис. 1.16. Загальний вид установки фірми Soilmec для влаштування стрічкових
дрен у глинистій основі на базі крана ДЕК-50

37

Рис. 1.17. Вид установки з занурення стрічкових дрен в глинисту основу через
шар піщаної основи, що перекриває, в момент опускання (висмикування) лідера

Рис. 1.18. Ділянка піщаної дамби після влаштування
стрічкових дрен

38

Рис. 1.19. Загальний вид установки КАТО, використаної для влаштування
піщаних паль-дрен у глинистих ґрунтах природної підстилаючої основи тіла
греблі

Рис. 1.20. Момент виїмки ґрунту із обсадної труби установки КАТО
39

Рис. 1.21. Вантаж-болванка для ущільнення піску всередині порожнини
обсадної труби установки

На пропозицію автора дисертації заповнення труби піском проводилося з
його ущільненням вантажем-болванкою (рис. 1.21), що скидається у вільному
падінні всередину труби. Після висмикування обсадних труб у шарі ґрунту
утворювалася ущільнена піщана паля-дрена. Пристрій паль-дрен за допомогою
установки КАТО проводилося з кроком 8 м.
Цікаву можливість дають деякі варіанти розвитку методу ущільнення
основи шляхом влаштування піщаних паль при наявності у верхній товщі
піщаних ґрунтів основи торф'яних і мулистих прошарків. Така можливість може
бути здійснена за допомогою важких трамбування. При цьому ударами важкої
трамбування пробивається свердловина в підставі і витіснення торфу в сторони.
Утворена свердловина може заповнюватися та ущільнюватися як
піщаним та піщано-гравійним ґрунтом, так і іншим, жорсткішим, матеріалом,
зокрема відходами будівельного сміття.
Таким чином, ущільнення ґрунту основи такими палями-дренами
відбувається як шляхом динамічного впливу трамбування на навколишній ґрунт
навколо свердловини, так і всередині неї, а також за рахунок витіснення
торф'янистого ґрунту з об'єму, що займається свердловиною. При цьому обсяг
витісненого ґрунту відновлюється новим матеріалом, що підвозиться і
подається в свердловину, влаштовану на підставі.
Після влаштування паль-дрен на цьому ж майданчику основи може бути
40

здійснено і додаткове ущільнення важким трамбуванням як торфів, так і
мулистих прошарків в проміжках між палями-дренами, попередньо
влаштованих в ґрунтах основи.
Причому, як відомо, поряд з ефектом ущільнення скелета ґрунту піщані
сва-дрени сприяють значному прискоренню процесу консолідації
дрібнодисперсних ґрунтів, якщо такі шари в ґрунтовому масиві є.
Метод ущільнення важкими трамбовками основи шляхом влаштування
паль-дрен великого діаметра може дозволити не тільки прискорити процес
стабілізації осад, зменшити їх величину на свіжонамитих територіях та
підвищити міцність і жорсткість основи дорожніх покриттів, але й виключити
необхідність або суттєво скоротити обсяги застосування пальових фундаментів
під будівлі та споруди.
Оцінюючи перспективи застосування представлених у даному розділі
методів глибинного ущільнення підстав, слід мати на увазі, що одні з них або
дублюють вже розглянуті, або знаходяться на ранній стадії розробки, загалом за
продуктивністю, ефективності та сферою застосування значно їм поступаючись,
інші застосовуються тільки у поєднанні з іншими способами ущільнення,
причому їх використання спільно з розглянутими методами може дати значні
додаткові можливості, як свідчать перспективні дослідження автора дисертації.
[45].

1.5 Аналіз перспективності застосування ін’єкційної технології
закріплення слабких інженерно-геологічних умов

Досвід вітчизняних та зарубіжних фахівців показує, що найбільш
ефективним методом усунення причин, що викликають деформації ґрунтів основ
будівель та споруд, є ін'єкційне закріплення ґрунтів. Наприклад, під час проходки
тунелю для Київського метрополітену був розпушений ґрунт поблизу та під
фундаментом будівлі. Щоб припинити опади будівлі ґрунти під його
фундаментом були закріплені дворозчинною силікатизацією (рис. 1.22) [7, 46].
При реконструкції Великого театру заміна дерев'яного перекриття над
сценою на металеві ферми, що дала збільшення навантаження на ґрунт, що залягає
під фундаментами зовнішніх стін, від 0,5 до 0,7 МПа. Для розподілу тиску на
велику площу збільшили глибину їх закладання шляхом закріплення ґрунтів під
фундаментами двох розчинних силікатизації (рис. 1.23) [7, 46].
41

Рис. 1.22 - Закріплення ґрунтів під фундаментом будівлі м. Києва: 1 - закріплений
ґрунт, 2 - ґрунт, 3 - ін'ектор, 4 - підвал

Рис. 1.23 – Закріплення ґрунту під фундаментами стін: 1 – стіна; 2 – закріплений
ґрунт; 3 - ґрунт, 4 - ін'єктор
Зважаючи на велику висоту залізобетонної труби Дніпровського
алюмінієвого заводу (120 метрів) та небезпеку виникнення її крену у разі осадки
при замочуванні, було прийнято рішення про силікатизацію ґрунту під її
фундаментом [1].
При розширенні сценічної частини Київського театру опери та балету
проводилися роботи з задавлювання в ґрунт порожніх паль діаметром 1 м, які
призвели до ще більш значних деформацій. За 1,5 року осідання будівлі
збільшилося на 80 мм [46], і в результаті з'явилися тріщини з розкриттям 110 мм.
Подальші опади ґрунтів під фундаментами сценічної частини будівлі запобігли
методу хімічного закріплення.
Роботи із закріплення ґрунтів під фундаментами будівлі Одеського театру
опери та балету також є одним із прикладів ліквідації деформацій будівлі,
побудованої на лесових просадних ґрунтах.
42

Є багато прикладів арабського світу, де питання деформації будівель та
споруд через осад основ також вирішуються штучним закріпленням ґрунтів
ін'єкційними складами. Так, наприклад, вигин будівлі управління цивільною
авіацією на площі Аль-Нажма (м. Дамаск), прогин водного резервуару
студентського міста діаметром 50 м та висотою 5 м (м. Латакія), прогин мечеті в
районі Аль-Мухажрин (м. Дамаск) ), перекіс силосу через підйом рівня ґрунтових
вод (м. Тартус), крен 9-ти поверхової будівлі в районі Альтіжара (м. Дамаск) та
багато інших прикладів [7].
За останні роки велика увага приділяється методам закріплення ґрунтів
ін'єкціями розчинів на основі тонкодисперсних в'яжучих (ТДВ). Особливо слід
відзначити технологію німецьких вчених, засновану на застосуванні
високоефективного мінерального в'яжучого Mikrodur®, одержуваного
повітряною сепарацією пилу при молитві клінкерних цементів з марками до «600»
[47, 48, 49, 50].
Є практика виконання пальового фундаменту з кореневим розширенням з
ґрунтобетонного масиву, шляхом ін'єкції розчину Mikrodur®, при будівництві
нової будівлі школи в м. Києві, що дозволило проектувальникам істотно
зменшити діаметр паль з 500 до 300 мм та їх довжину з 17-19 м до 6 м. рис 1.24,
[47, 48].

Рис. 1.24 - Будинок школи в Києві

Технологія Mikrodur® добре зарекомендувала себе і при влаштуванні
підвального приміщення шляхом улаштування фундаментної стіни з
ґрунтобетону під підошвою існуючого фундаменту, наприклад, в
адміністративній будівлі по просп. Науки м. Києві (Рис 1.25).
43

Рис. 1.25 – Адміністративна будівля по просп. Науки у Києві

1.6 Причини деформацій ґрунту і їх вплив на несучу здатність основи

Дуже часто під час будівництва та експлуатації будівель та споруд ґрунти
основи через недостатню несучу здатність деформуються, і призводять до
розвитку нерівномірних осадів фундаментів, у тому числі, будівель та споруд
загалом [17, 51, 52].
Зниження несучої здатності лесових просадних ґрунтів основ пов'язане зі
зміною вологого режиму ґрунтів через підйом рівня ґрунтових вод. Причиною
цього може стати інтенсивна забудова територій, що порушує умови
поверхневого стоку, витік із комунікацій, відстійників та резервуарів, а також
підтоплення майданчиків водами при будівництві гребель та водосховищ. Відомі
випадки, коли у Дніпропетровську, Херсоні, Запоріжжі та інших містах рівень
ґрунтових вод піднімався на 10-15 м [45].
Також причиною недостатньої несучої здатності ґрунтів основ можуть стати
підземні вироблення та проходки тунелю. Прикладом цього можуть стати більше
десятка будівель та споруд у Києві, що отримали опади під час проходки тунелю
для метро [17].
Зниження несучої здатності ґрунтів основ зі збільшенням навантаження
відбувається у таких випадках:
- надбудова, зміна конструктивної схеми будівлі, зміна виду конструкцій
(заміна дерев'яних перекриттів на залізобетонні та ін.);
- збільшення тимчасового навантаження (зміна функціонального
призначення будівлі тощо);
- встановлення більш потужного обладнання;
44

- збільшення щільності забудови;
- зміна виду навантаження (статистичну - на динамічну).
Загальновідомо, що основними причинами нестійкості ґрунтів, як наслідок
зміни їх фізичних властивостей від різних зовнішніх факторів (тиск,
навантаження, вібрація, підвищення вологості), є осадка, що призводять до
значних деформацій конструкцій, а іноді й до руйнування будівель та споруд [8,
12, 53].
Встановлення основної причини пошкодження конструкцій або аварія
будівель і споруд є досить складним завданням і вимагає від спеціаліста
ретельного вивчення обставин, що спричинили розвиток деформацій.
Для виявлення причин деформацій та їх аналізу проводиться обстеження
будівель та споруд, де з'ясовуються такі показники: рівномірність та
нерівномірність осад, їх допустима та неприпустима величина, а також швидкість
протікання у часі.
У тому випадку, якщо величини рівномірних або нерівномірних осадок
будівель і споруд виявляються значними, необхідно визначити причини їх
виникнення та розробити рішення щодо їх ліквідації та відновлення чи посилення
їх конструктивних елементів.
При рівномірних осадках, навіть за досить великий величині показника,
будинок і споруда може залишитися без ушкодження. Прикладом цього є
Національний музей мистецтв у Мехіко (збудований у 1909 р), який за час свого
існування дав осадку до 3,6 м і при цьому не має жодних ознак деформації. Однак
слід зазначити, що при великій величині осадок можуть ушкоджуватись входи,
прибудови, санітарно-технічні комунікації, дренажні та інші пристрої.
Нерівномірна осадка, своєю чергою, тягне у себе серйозніші наслідки, і є
одним з основних факторів, що впливають на міцність та експлуатаційну
придатність будівель та споруд.
Основними причинами розвитку нерівномірних осадок можна вказати
неоднорідність основи та неоднорідність напруженого стану.
Неоднорідність основи може бути викликана через виклинювання шарів під
окремими частинами будівлі, лінзоподібного залягання ґрунтів, неоднакової
товщини шарів, відмінності в щільності ґрунту та ін.
Неоднорідність напруженого стану ґрунтів відбувається через неоднакове
завантаження фундаментів, взаємного впливу завантаження сусідніх
фундаментів, неодночасною консолідацією ґрунтів на підставі та ін.
Нерівномірні опади ущільнення, в основному, не закінчуються в період
будівництва, і продовжують розвиватися роками та десятиліттями експлуатації
(на просадних ґрунтах).
Нерівномірні опади розщільнення зазвичай закінчуються в період
будівництва. Вони можуть виникнути внаслідок відкопування котловану та
зменшення напруг нижче його дна. Величина таких осад залежить від
45

неоднорідності основи та зміни напруженого стану при відкопуванні (глибини
котловану, наявності підземних вод та інших факторів).
Нерівномірні опади випирання виникають при пластичних деформаціях
ґрунтів основ. Причиною розвитку таких осадок може стати перевищення
показника тиску підошви фундаменту розрахункового опору ґрунту (наприклад,
збільшення навантаження на фундаменти під час експлуатації будівель).
Нерівномірні опади розструктурювання виникають у результаті порушення
структури природного ґрунту в період виконання будівельних робіт, переважно
робіт нульового циклу. Часто такі опади закінчуються у період будівництва,
найбільше – у перші роки експлуатації.
Нерівномірні опади в період експлуатації часто пов'язані з низкою причин:
вплив ущільнення ґрунтів, різних вод (ґрунтових, зливових, виробничих),
ослаблення через підземні та котловані виробки, динаміка, геологічні процеси та
інші фактори.
Розвиток нерівномірних осадок, залежно від жорсткості будівлі та споруди,
викликає такі види деформацій та усунення: прогин, вигин, скручування, перекіс,
крен будівель та горизонтальні зміщення фундаментів (рис. 1.22, а-д) [8,10,12, 13].
Прогин і вигин (рис. 1.22, а, б) можуть виникати в довгих будівлях і
спорудах, що не мають дуже великої жорсткості, в цілому призводять до
викривлення споруди. Іноді на одних ділянках виникає прогин, а інших вигин.
При прогині найнебезпечніша зона розтягування спостерігається у нижній частині
будівлі або споруди, а при вигині – у верхній. Деформація вигину вважається
значно небезпечнішою за прогин, оскільки тріщини розкриваються вгорі, що
може призвести до втрати стійкості торцевих стін та викликати обвалення
перекриття тощо.
Прогин відбувається в результаті рівномірно прикладеного навантаження
по довжині будівель і споруд при досить великій товщі однорідних пилувато-
глинистих ґрунтів. У такому разі середня частина будівлі стає увігнутою, а краї
нахиляються до центру завантаженого майданчика. Це пояснюється розподілом
навантаження більшої площі на кутових ділянках, поширюючись вперед межі
кінця стіни. Відповідно, кінці стін, отримуючи велику площу опори, мають і
меншу осадку. Такі деформації викликають тріщини по краях стін, що від країв
до середини під кутом приблизно 45°. Нижні кінці тріщин спрямовані у бік
менших осадів. Тріщина, що утворилася в середній частині будівлі, часто буває
такого принципу: ширша внизу і звужується догори. За наявності у стінах будівлі
горизонтальних поясів, можлива поява під ними горизонтальних тріщин у
середній частині будівлі. Деформації прогину можуть виникнути з таких причин:
якщо під фундаментами в середній частині будівлі є ділянки слабких ґрунтів або
порожнеч, якщо середня частина будівлі несе велике навантаження, якщо в основі
торцевих частин будівлі є тверді включення (скеля, скупчення валунів).
Причинами вигину будівель та споруд можуть стати важкі кам'яні стіни та
46

слабонавантажені внутрішні колони, котловани або траншеї, слабкі або ослаблені
основи та споруди біля торцевих частин будівель тощо. У такому разі кути сідають
більше і похилі тріщини мають більшу ширину вгорі. Зовнішні стіни при цьому
нахиляються назовні, утворюючи в з'єднаннях з поперечними стінами v-подібні
тріщини. В основному таке відбувається при позацентровому завантаженні
фундаментів зовнішніх поперечних стін. Залежно від загальної опади відповідні
похилі тріщини з'являються у внутрішніх стінах, де часто перекошуються дверні
рами. Перекриття, що спираються на рами каркасу, можуть витримувати великі
опади без пошкоджень, проте якщо опорою для них є безпосередньо ґрунт або на
окремі фундаменти, що осідають незалежно від стін, можуть бути серйозні
пошкодження та розлади в стиках.
Перекіс (рис. 1.22, в) будівель та споруд виникає при різкому прояві
нерівномірності осад на ділянці невеликої протяжності за збереження щодо
вертикального положення конструкцій. Такі деформації відбуваються, наприклад,
при різниці осад сусідніх або декількох розташованих у ряд фундаментів від
різного навантаження на розташовані поруч фундаменти або наявності слабких
або ослаблених ґрунтів під одним з фундаментів. Перекіс призводить до
виникнення косих тріщин, що особливо небезпечно у вузьких простінках.
Горизонтальні усунення фундаментів (рис. 1.22, г) будівель або споруд
з'являються при дії на підставі горизонтальних навантажень. Наприклад,
підвалини мостів та гідротехнічні споруди при горизонтальному переміщенні
масиву ґрунтів у разі зсувів укосів та виконання підземних робіт поблизу
існуючих будівель.
Крен споруди (рис. 1.22, д) – поворот фундаменту щодо горизонтальної осі,
що виявляється при несиметричному завантаженні основи або несиметричному
напластуванні ґрунтів щодо його вертикальної осі, а також при місцевому
замочуванні. За винятком можливості горизонтального переміщення верхньої
частини конструкцій, нерівномірні опади під окремими фундаментами в несучих
конструкціях створюють додаткові зусилля, що визначаються при оцінці спільної
роботи конструкцій з ґрунтами основи. Даний вид деформації характерний для
жорстких споруд та найбільшу небезпеку становить для високих споруд –
димових труб, вузьких будівель підвищеної поверховості та ін.
Кручення (рис. 1.22, е) виникає при неоднаковому крені будівлі або споруди
за його довжиною, особливо при розвитку крену у двох перерізах споруди у різні
боки. В результаті таких осадів і просадок ґрунтів відбувається перерозподіл
навантажень, що призводить до утворення тріщин та руйнування конструкцій
будівлі або споруди.
Класифікація видів нерівномірних деформацій будівель та споруд та
причини їх викликають:
- Нерівномірна стисливість ґрунтів. Нерівномірна стисливість ґрунтів,
нерівномірне навантаження фундаментів, концентрація напруг під кутами
47

будівель, пошкодження ґрунту в період будівництва та ряд інших подібних
факторів є причинами осад, що викликають у розтягнутих зонах будівель та
споруд похилі тріщини, що доходять до краю стіни. Вид опади та деформації, а
також причини, що їх викликають, можна представити за напрямом і розкриття
тріщин.
- Надбудови, прибудови. Такі будівельні роботи сприяють зміні
напруженого стану основи, при цьому в ґрунті під існуючою спорудою виникають
додаткові напруження стиснення, що спричиняють опади фундаментів. При
частковій надбудові будівлі по її довжині в стінах, що примикають, існуючих
будівель з'являються похилі тріщини, «падаючі» вниз, а стіни існуючої будівлі,
що примикають до нової, закривають осадові шви від отриманого нахилу.
– Різні навантаження на фундамент у межах довжини будівлі. Різниця
навантаження будівель та споруд за їх довжиною викликають різні опади
фундаментів. Це залежить від прорізів та глухих ділянок стін, які несуть велике
навантаження від міжповерхових перекриттів, що може спричинити осадку і,
відповідно, появу тріщин у місцях примикання поздовжніх та поперечних стін. У
такому разі з'являються похилі тріщини, які «падають» униз від поздовжньої
стіни, іноді спостерігається зріз.
48

Рис. 1.22 – Види деформацій будівель та споруд: а – прогин, б – вигин, в – перекіс,
г – переміщення фундаментів, д – крен, е – скручування

– Влаштування котловану поруч із існуючим будинком. При таких діях
переміщення ґрунту захоплюють зону розташування фундаментів будівлі, що
стоїть на укосі або поблизу нього, і в стінах з'являються похилі тріщини з боку
котловану, іноді стіна, що примикає, нахиляється, з'являється загроза обвалення.
У такому разі кріплення стінок котловану не завжди ефективно – або воно має
бути дуже жорстким, наприклад, анкерним з попередньою напругою, або потрібно
застосувати інші технічні прийоми. Такі виробничі фактори як відкачування води
та винесення ґрунту, розм'якшення ґрунту від динамічних впливів будівельної
техніки сприяють посиленню наслідків.
- Взаємний вплив сусідніх фундаментів. Відомо, що коли будівлі зводяться
49

одночасно, вони часто нахиляються одна до одної, а коли в різний час – у бік
будівлі, що зводиться пізніше. Це тим, що напружені зони на підставах взаємно і
частково накладаються, збільшуючи місцеве стиск ґрунту. Зведення будівлі на
природній підставі може дати додаткове місцеве осадження поруч будівлі, що
стоїть, з утворенням похилих тріщин.
– Вплив поверхневих навантажень. Навантаження на поверхні ґрунту, що
виникає від складування будівельних матеріалів, виробів, промислової сировини
в безпосередній близькості від стін, сприяє місцевому стиску ґрунту основи та
викликає місцеве осадження фундаментів з відповідними наслідками. Наприклад,
підсипання території після зведення будівлі завантажує велику площу, і додаткові
напруги в ґрунті поширюються на велику глибину, викликаючи при цьому значні
опади фундаментів.
– Вплив динамічних дій. Рухи важкого транспорту, забивання паль для нових
будівель, роботи молотів, компресорів та багато інших причин, що викликають
динамічні впливи, можуть вплинути на стан ґрунтів основ та призвести до
пошкоджень надземних конструкцій. При таких діях піщані ґрунти
ущільнюються, глинисті тиксотропно розм'якшуються, і після цього фундаменти
одержують осадку, а стіни – тріщини.
– Промерзання та відтавання ґрунтів. Промерзання ґрунтів може
спричинити нерівномірні підняття фундаментів нормальними і дотичними силами
пучення. Це особливо небезпечно для будівель, що будуються, коли вага стін ще
невелика і згинальна жорсткість невелика, і в результаті стіни отримують
численні пошкодження у вигляді тріщин. Як правило, відтавання ґрунту дає
осадку фундаментів, яке завжди більше підняття, і, відповідно, стіни одержують
нові ушкодження. Такі наслідки очікуються в неопалюваних будинках,
поставлених на капітальний ремонт, особливо за наявності підвалів. Є
можливість, що зовнішні стінки можуть відірватися від поперечних стінок,
з'являться тріщини по всій висоті стінки, які призведуть до втрати їх стійкості.
- Температурні деформації. При великій довжині будівель та споруд
відсутність температурних швів може стати причиною появи через температурні
деформації тріщин у середній частині будівлі із загальним вертикальним
напрямком.
- Усадочні деформації. Такі деформації спостерігаються у великопанельних
будинках. Тут тріщини з'являються в зоні отворів, особливо в кутах отворів, і
мають радіальний напрямок, що не становить небезпеки для будівлі. Іноді на
поверхні оштукатурених стін з'являються невеликі, безладно розкидані та
орієнтовані замкнуті тріщини, що не доходять до краю стіни.
- Перевантаження конструкції. При перевантаженні в стінах будівель і
споруд, особливо в простінках і стовпах, з'являються тріщини роздавлювання
кладки, з характерним вертикальним напрямком і замкненістю, які є ознаками
руйнування, що почалося. Такі тріщини надзвичайно небезпечні, і можуть
50

викликати раптове руйнування одного простінка, а потім по ланцюговій реакції –
решту.
- Приватні випадки. Часто при примиканні стін (старої та нової), черговості
кладки тощо з'являються вертикальні прямолінійні тріщини, з постійним
розкриттям по всій довжині. Також можливі тріщини у місцях примикання
перегородок до стелі, тобто. відрив перегородки від стелі, де причинами можуть
бути осаду підлоги (по ґрунту), прогин балок перекриття, а також усадка
матеріалу перегородки.
– Вивітрювання (знос) матеріалу стін. Температурно-вологісні коливання
повітря поступово позначаються на стані цегляних стін, та згодом викликають
дрібні неглибокі тріщини вивітрювання (зносу), що розкриваються до поверхні
стіни. Такі тріщини для досить масивних стін не становлять небезпеки.

Висновки по розділу 1

Сучасний стан будівельної науки, конструкторської та технологічної бази
дають широкий вибір для перетворення складних інженерно-геологічних умов у
різний спосіб, які дозволяють збільшити несучу здатність основ, зменшити їх
деформованість і в окремих випадках водопроникність. Завдяки таким заходам
вдається відмовитися від застосування складних та дорогих робіт із зміцнення
основ та фундаментів будівель та споруд. Іноді такі методи виявляються єдино
прийнятними під час реконструкції будинків та споруд, соціальній та у обмежених
умовах будівництва.
На відміну від методів ущільнення, ін'єкційна фіксація ґрунтів не має
значного впливу на їх структуру. Під час ін'єкційної фіксації введені сполуки
утворюють міцні структурні зв'язки в ґрунтовому масиві, зовнішнього
середовища, особливо зменшуючи вологість.
Крім того, в порівнянні з традиційними методами, методи ін’єкційного
ущільнення основ мають найширший діапазон нерухомих ґрунтів з КФ від 0,1 до
80 м / добу, дозволяють отримати ґрунтові геомасиви з високими показниками
міцності, що дає можливість забезпечити стабілізація деформацій фундаментів
будівель і споруд і усунення їх осаду.
Досвід вітчизняних та зарубіжних фахівців показує, що найбільш
ефективним методом усунення причин, що викликають деформації ґрунтів основ
будівель та споруд, є ін'єкційне закріплення ґрунтів.

51

РОЗДІЛ 2. ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТОВИХ МАСИВІВ, ЩО ЗАКРІПЛЕНІ
ІН'ЄКЦІЙНИМИ РОЗЧИНАМИ
2.1 Матеріали для ін'єкційних складів закріплення ґрунтів конструкцій.

Особо тонкодисперсне в’яжуче (ОТДВ) Mikrodur® – це мінеральне
гідравлічне в’яжуче з особо тонким (рисунок 2.1) постійним гранулометричним
та стабільним хіміко-мінералогічним складом для ін’єкційного закріплення
структурно-нестійких ґрунтів, а також бетонних та кам’яних конструкцій. ОТДВ
Mikrodur®, в основному, складається із звичайної цементної сировини, як,
наприклад, портландцементний клінкер, доменний шлак, регулятори твердіння та
мінеральні добавки [46,47,48].
Mikrodur® – це мінеральний продукт, здатний за різних водоцементних
відносин, як звичайні цементи, твердіти при реакції з водою [46,47,48].

Рис. 2.1 – Порівняння гранул цементу ПЦ-600 та ВДВ Mikrodur®

У таблиці 2.1 представлені чотири основні марки Mikrodur®, що
розрізняються за гранулометричним складом (рис. 2.2).
Дані, наведені в таблиці 2.1 і на малюнку 2.2, говорять про те, що менше
діаметр частинок Mikrodur®, тим у нього вище число питомої поверхні.
Таблиця 2.1 – Гранулометричний склад Mikrodur® різних марок
Кількість часток з діаметром (%) Питома
Марка поверхня S-уд,
<2 рм <4 рм <6,5 рм <9,5 рм <16 рм <24 рм см2/г
S 17% 34% 49% 68% 90% 95% 8000
F 19% 45% 60% 80% 95% - 12000
U 25% 55% 78% 95% - - 16000
X 45% 80% 95% - - - 22000
52

Рис. 2.2 – Зерновий склад звичайних цементів та в'яжучих Mikrodur®

Випускаються Mikrodur® різних марок (таблиця 2.8), що відрізняються за
мінеральним складом, що дозволяють забезпечити зміцнення ґрунтів та
конструкцій з урахуванням різних вимог: міцність та швидкість набору міцності,
стійкість до різних агресивних впливів, протифільтраційні властивості масивів,
що зміцнюються, твердіння в умовах негативної температури за наявності рідкої
води, терміни схоплювання і т.д. [14,23,30,54]: – «R» - Mikrodur® з великим
вмістом доменних шлаків поряд із портландцементним клінкером. Має підвищену
стійкість до 1,0 6,5 9,5 16,0 24,0 сульфатної корозії. Застосовується для
закріплення ґрунтів, конструкцій фундаментів, а також гідротехнічних та
підземних споруд; - "Р" - Mikrodur® на портландцементній основі. Має більш
короткий термін схоплювання. Застосовується для відновлення бетонних,
залізобетонних та кам'яних конструкцій, що знаходяться в сухих умовах.
Випускається з гранулометричним складом марок «U» та «F»; – «R/E-Plus»
- Mikrodur® на основі шлаку. Має підвищений термін стабільності розмірів
частинок при замішуванні водою і підвищеним терміном схоплювання.
Застосовується на вирішення тих самих завдань, як і марка «R». Рекомендується
для роботи в холодну пору року та для ґрунтів зі зниженою проникністю; –
«R/Rock» - Mikrodur® з більш швидким терміном схоплювання (до 60 хв) та
швидким набором міцності (до 40 кПа через 5 годин після зачинення водою).
Застосовується тим же завдань, як і марка «R».
Рекомендується для закріплення водонасичених ґрунтів з високим
коефіцієнтом фільтрації, а також для усунення фільтрації води через бетонні та
кам'яні конструкції; – «R/Finosol» - Mikrodur® з підвищеною водоутримуючою
здатністю. Застосовується для надання ґрунтам високих протифільтраційних
властивостей з одночасним закріпленням.
Рекомендується для влаштування ін'єкційних протифільтраційних завіс, а
також для протифільтраційних ін'єкцій за обробку підземних споруд.
53

Таблиця 2.2 – Класифікація ОТДВ Mikrodur®
Крупність зерен Mikrodur® Фірмове позначення Mikrodur®
d95[gM] R P E-Plus Rock
Tun S: d95 < 24 R-S P-S S-E-Plus S-Rock
Tun F: d95 < 16 R-F P-F F-E-Plus F-Rock
Tun U: d95 < 9,5 R-U P-U U-E-Plus F-Rock
Tun X: d95 < 6,5 R-X P-X X-E-Plus X -Rock

У даній роботі для досліджень було прийнято використовувати Mikrodur®
марки R-U-E-Plus.
Матеріали, що застосовуються для ін'єкційного закріплення лесових
просадних ґрунтів, представлені в таблиці 2.3, де наведені дані щодо їх щільності
та питомої поверхні.
Для приготування ін'єкційних розчинів було використано водопровідну
воду, що відповідає вимогам ДСТУ Б В.2.7-273:2011 «Вода для бетонів і розчинів.
Технічні умови».
Таблиця 2.3 - Властивості застосовуваних матеріалів
Щільність Питома
Час
№ Матеріал, що застосовується порошку, поверхня,
помолу, хв
р, г/см3 S
Y,%, см/г
1 Цементний пил 3,1 12100 -
2 Вапняк 2,62 9200 40
3 Пісок 2,6 5250 30
4 Мікрокремнезем 2,20 12150 -
5 Мікрокремнезем 2,25 12400 -
6 Mikrodur® R-U-E-Plus 2,90 10600 -
Додатковими компонентами ін'єкційних розчинів за потребою (за наявності
складних ін'єкційних умов або за В/В розчинів менше 4,0 у кількості 1-3 % від
маси ОТДВ) є наступні пластифікатори: – Високоефективна комплексна
поліфункціональна добавка Д-5 за ДСТУ Б В.2.7-65-98 «Добавки для бетонів і
будівельних розчинів. Класифікація».
Д-5 є ефективним пластифікатором та прискорювачем твердіння на основі
модифікованих суперпластифікаторів та мінеральних природних компонентів,
забезпечує високу міцність, водонепроникність, морозостійкість,
сульфатостійкість та адгезію бетонів та розчинів. – Суперпластифікатор С-3, за
ДСТУ Б В.2.7-65-98 «Добавки для бетонів і будівельних розчинів. Класифікація»,
є органічною синтетичною речовиною, отриманою з продукту конденсації
нафталінсульфокислоти та формальдегіду, яка забезпечує рухливість бетонних та
54

розчинних. Якісні показники використовуваного пластифікатора представлені у
таблиці 2.4.
Таблиця 2.4 - Якісні показники добавок С-3 та Д-5
Технічні характеристики С-3 Д-5
Порошок від світло-Порошок от світло-
жовтого до коричневого бежевого кольору
Зовнішній вид
кольору
Насипна щільність, г/см3 0,50-0,80 0,35-0,5
Масова доля вологи, % < 10 < 8
Активність водородних іонів
(рН) 2,5% водного розчину 7,0-10,0 8-10
Вибір добавок Д-5 та С-3 пояснюється тим, що у попередньо проведених
дослідженнях вони мають переважні результати щодо ефективності, доступності,
вартості та інших показників, порівняно з іншими добавками.

2.2 Технологічні особливості ін’єкційного закріплення структурно
нестабільних ґрунтів

Розчини ОТДВ призначені для ін'єкційної фіксації ґрунтів фундаментів
будівель і споруд. Як правило, ін'єкційна фіксація ґрунтів в основному
проводиться під фундаменти різних типів - вільно стоячих, стрічкових і
суцільних.
Характерною особливістю роботи таких фундаментів є те, що
навантаження на ґрунт основи повністю передається через підошву
фундаменту.
Ін'єкційна фіксація розчинами ОТДВ дозволяє не тільки зміцнити ґрунти
основ і домогтися збільшення їх несучої здатності, але і сприяє перетворенню
ґрунту в конструктивні елементи будівель і споруд, тим самим підвищуючи
несучу здатність будівель і споруд, в результаті збільшення їх розмірів по
ширині і глибина виникнення.
Так, нижче наведені різні структурні схеми ін'єкційної фіксації базових
ґрунтів розчинами ОТДВ в залежності від типу фундаменту, [12]:
- переривчаста схема фіксації ґрунту, при якій весь ґрунт фіксується під
підошвою стрічкового фундаменту по двох сторонах з перебоями (рис. 2.2) і під
підошвою кожного окремо стоячого фундаменту (рис. 2.3);
- смуга схема фіксації ґрунту, яка передбачає фіксацію ґрунту
фундаменту по двох сторонах фундаменту (рис. 2.4) або по всій площині
довжини фундаменту (рис. 2.5);
55

Рис. 2.2 – Періодична схема закріпленні фундаментів стрічкового
фундаменту: 1 – конструкція, 2 – фундамент, 3 – ґрунтовий бетон, 4 –
інжектор

56

Рис. 2.3 – Періодична схема закріпленні основи окремо стоячого
фундаменту: 1 – конструкція, 2 – фундамент, 3 – ґрунтовий бетон

57

– смугова схема фіксації ґрунту, яка передбачає фіксацію ґрунту основи
по двох сторонах фундаменту (рис. 2.4) або по всій площині довжини
фундаменту (рис. 2.5);

Рис. 2.4 – Стрічкова схема закріпленні основ по двох сторонах фундаменту:
1 – конструкція, 2 – фундамент, 3 – ґрунтовий бетон, 4 – інжектор
58

Рис. 2.5 – Стрічкова схема закріпленні основ по всій площині фундаменту: 1
– конструкція, 2 – фундамент, 3 – ґрунтовий бетон, 4 – інжектор

– безперервна схема фіксації ґрунту, в результаті якої фіксація
відбувається під підошвою міцного фундаменту, наприклад, при зануренні
інжекторів через корпус фундаменту або горизонтально з боків (рис. 2.6);
59

Рис. 2.6 – Безперервна схема закріпленні основ: 1 –
конструкція, 2 – фундамент, 3 – ґрунтовий бетон
60

– фігурна схема фіксації ґрунту, яка спрямована на фіксацію ґрунту по
периметру фундаменту (рис. 2.7).

Рис. 2.7 – Фігурна схема кріплення основ: 1 – конструкція, 2 – фундамент, 3 –
ґрунтовий бетон

61

Поряд з фізико-хімічними властивостями ґрунтів, розміри підошви
фундаменту (довжина, ширина і висота) також мають значний вплив на вибір
параметрів фіксації ґрунтів основ (радіус фіксації r, відстань між інжекторами
l, кут нахилу забивки інжектора) і можливість знаходження інжекторів.
При ширині фундаменту не більше 2 м інжектори забивають вертикально
(рис. 2.8), а з шириною фундаменту більше 2 м, для отримання безперервної
фіксації ґрунтів під фундамент необхідно забивати інжектори під кутом (рис. 2.9)
або в комбінації (рис. 2.10).
Якщо є великі фундаменти (наприклад, міцні фундаменти), щоб скоротити
тривалість робіт і знизити трудовитрати, рекомендується забивати інжектори
горизонтально, якщо одна зі сторін фундаменту вільна (рис. 2.11) (таблиця 2.5).

Таблиця 2.5 – Параметри розташування інжектора
№ Забивка Відношення ширини підошви фундаменту
п/п інєктора до радіуса кріплення
1 Вертикальна ≤ 2
2 Нахильна 2-5
3 Комбінована 5-10
4 Горизонтальна ≥ 10

Рис. 2.8 – Вертикальна схема розташування інжекторів при закріпленні
основ: 1 - фундамент, 2 - інжектор, 3 – ґрунтобетон.
62

Рис. 2.9 – Похила схема розташування інжекторів при закріпленні основ: 1 -
фундамент, 2 - інжектор, 3 – ґрунтобетон, 4 – будівля.

Рис. 2.10 – Комбінована схема розташування інжекторів при
закріпленні основ: 1 - фундамент, 2 - інжектор, 3 – ґрунтобетон,
4 – будівля.

63

Рис. 2.11 – Горизонтальна схема розташування інжекторів при
закріпленні основ: 1 - фундамент, 2 - інжектор, 3 –
ґрунтобетон, 4 – споруда, 5 – шахта.
Трудомісткість робіт по фіксації ґрунтів основи будівель і споруд також
залежить від підошви фундаменту, де при установці колодязів для занурення
інжектора в корпус фундаменту, висота підошви фундаменту і тип
матеріалу, з якого він складається (бетон, залізобетон, камінь і т.д.).
Аналіз конструкційних і планувальних рішень фундаментів показав
залежність схем кріплення і розташування інжекторів від розмірів, типів і
розташування фундаментів.
Так, у всіх видах фундаментів, де відношення ширини підошви
фундаменту до радіуса фіксації менше двох - інжектори забиваються
вертикально, а з співвідношенням більше двох - інжектори забиваються косо,
комбіновано або горизонтально.

2.3 Міцність і деформаційні властивості ґрунтових бетонних масивів, що
ін'єкційно закріплені розчинами

Значення міцності і деформаційних характеристик, отриманих в результаті
лабораторних досліджень штучно сформованих зразків ґрунтового бетону,
порівнювалися з аналогічними характеристиками зразка, взятого з ґрунтового
бетонного масиву, отриманий для контролю якості робіт з ін'єкційної фіксації базових
ґрунтів в реальних умовах розчинами ОТДВ .
Перед початком польових випробувань попередньо досліджували базу
експериментальної ділянки [12,13], щоб визначити основні характеристики
64

армованого ґрунту відповідно до ДСТУ Б А.1.1-25-94. Грунти. Терміни та
визначення (табл. 2.6). Для цього зразки були взяті з полігону методом різання
кілець за ДСТУ [13]. На попередньо очищеній площині ґрунту встановлюється
ріжуча кромка кільця, а за допомогою насадки вручну починають притискатися
в землю. При цьому пробовідбірники зсередини слід змастити тонким шаром
вазеліну. Потім ґрунт навколо кільця видаляють на глибину 5-10 мм нижче
ріжучого кільця, утворюючи стовп на 1-2 мм більше зовнішнього діаметра кільця,
при цьому періодично накладаючи кільце на стовп ґрунту. Засипане ґрунтом
кільце відокремлюють зрізом на відстані 8-10 мм від краю кільця, а виступаючу
поверхню ґрунту зрізають ножем врівень з краями кільця. Відкриті кінці
вибраних зразків, згідно ДСТУ [13], герметично запакований, упакований в
коробку і відправлений в лабораторію .

Таблиця 26 – Характеристика ґрунтів експериментальної ділянки
Характеристика ґрунту Показники
Щільність ґрунту, г/см3 1,62
Щільність ґрунту в сухому стані, г/см3 1,44
Природна вологість, % 11
Волога на межі витрати, % 22
Вологість на краю прокатки, % 16
Число пластичності, % 8
Показник текучості □ 0

За результатами інженерно-геологічних вишукувань ґрунтами основи обраної
ділянки є лесоподібні тверді суглинки світло-коричневого кольору, що
відповідають I типу умов ґрунту для просідання.
Вибір цієї ділянки був обумовлений тим, що після фіксації ін'єкції було зручно
відбирати зразок ґрунтового бетону з боку пазухи ями. З розпиляного заземлення
бетонного масиву були підготовлені зразки форми для визначення міцності
кріплення.
Випробування ґрунтової бетонної маси з навантаженням проводилися
відповідно до ДСТУ Б В.2.1-7-2000 «Ґрунти. Методи польового визначення
характеристик міцності і деформованості».
Дані, отримані в результаті випробувань, використовуються в проектах з
підбору композицій і в розрахунках нерухомого масиву ґрунту.
Роботи з фіксації ґрунтів експериментальної ділянки розчинами КТВ
проводилися в наступній послідовності. У попередньо пробурених свердловинах
діаметром 120 мм і глибиною 2 м інжектори з перфорованими отворами опускаються
в строго заданому напрямку конструкції. Перед зануренням отвори інжекторів
65

покриваються вкладкою, тампоновані глиною (рис. 2.12), [12, 13].
Рис. 2.12 – Інжектор занурений в землю
Після завершення підготовчих робіт приступаємо до підготовки розчинів для
ін'єкцій, відповідно до описаної вище методики. Рецептура і властивості використаних
рішень ОТДВ представлені в таблиці 2.7, міцність при стисканні затверділого
в’яжучого при різному водо-в'яжучому відношенні представлені у таблиці 2.8, [12,
13].

Таблиця 2.7 – Склади розчинів ОТДВ для фіксації ґрунту
Властивості розчинів ОТДВ
№ Склад Співвідноше
В/В
п/п ОТДВ ння ОТДВ , В'язкість, Водовідведення
% сек через 120 хв., %
1 МКД / ЦП 50/50 35
2 МКД / КМ 50/50 3 36 0
3 МКД / ПВ 50/50 37

Таблиця 2.8 – Міцність при стисканні затверділого в’яжучого при різному
водо-в'яжучому відношенні
Вид Міцність на
№ п/п Співвідношення Водо-в’яжуче
наповнювача стиснення,
МКД/наповнювач, % відношення
МПа
0,4 82,3
Цементнаий пил 0,6 79,5
1 50/50
(ЦП) 0,8 75,1
1,0 71,8
2 50/50 0,4 62,2
66

0,6 60,1
Карбонатна
0,8 58,2
мука (КМ)
1,0 55,8
0,4 45,1
0,6 43,7
3 50/50 Пісок П
0,8 41,3
1,0 38,9

З таблиці 2.8 можна аналізувати, що приготування розчинів в’яжучого, з
вмістом Mikrodur® понад 50% від загальної маси, не було доцільним через
дорожнечу цього матеріалу. Скорочення дорогого імпортного продукту на 50-
80% дасть хороший економічний ефект, а вітчизняна сировина зробить більш
затребуваною та конкурентоспроможною на світовому будівельному ринку, [56-
59].
За результатами досліджень видно, що показники розчину в'язкості та
седиментації у всіх матеріалів практично однакові, що доводить спроможність
кожного з матеріалів для застосування в ін'єкційних розчинах як наповнювач
спільно з Mikrodur®.
Фіксація ґрунту проводилася рівномірним впорскуванням в кожен інжектор
підготовленого розчину КТВ за допомогою електричного гвинтового насоса
Desoi BMP-5 / SP-Y при тиску розряду до 0,3 МПа.
Фіксація ґрунтів основ ін'єкційними розчинами полягає в тому, що розчин
інтенсивно вводиться в ґрунт спеціальним насосом під тиском, що перевищує
бічний тиск ґрунту, що сприяє утворенню ґрунту в масиві ґрунту вертикальна
площина розриву, яка збільшується за рахунок подальшого впорскування
розчину, тим самим ущільнюючи навколишній ґрунт.
Через 28 днів на експериментальній ділянці з боку схилу котловану була
проведена яма для відбору проб ґрунтового бетону, які транспортувалися в
лабораторію блоками (рис. 2.13). Далі з отриманих ґрунтових бетонних масивів
готувалися зразки для визначення міцності і деформації характеристик
ґрунтового бетону, [56-59].
Невідповідність даних, отриманих під час лабораторних та польових
випробувань, не більше ніж 10%, [56-59].
67

Рисунок 2.13 – Ґрунтобетонні масиви, закріплені розчинами ОТДВ

Отриманий в роботі ОТДВ , в'яжучі з яких мають певну площу поверхні в
діапазоні від 5000 до 12000 см2/ г, що в кілька разів вище показника звичайного
в'яжучого для бетонів, буде характеризуватися своєрідною динамікою
затвердіння. Відомо, що основним фактором, що впливає на активність
в'яжучого (цементу), є показники його специфічної поверхні. Також процес
формування структури ін'єкційних розчинів ОТДВ буде особливо під впливом
навколишнього середовища, яке може бути представлено у вигляді вологої
«ґрунтовки упаковки», яка певною мірою чинить тиск на розчин ОТДВ, [56-
59].
Аналіз будови загартованого цементного каменю проводився методами
РФА (рис. 2.14) і ДТА (рис. 2.15). Для цього отримані зразки загартованої
частини ОТДВ були розділені і досліджені у вигляді порошків, подряпаних з
поверхні загартованого цементного каменю, [56-59].
Ступінь гідратації ОТДВ визначався виходячи зі ступеня гідратації
силікату трикао - СІ0 3CaO·Si02 - C3S(аліта). Рентгенологічний фазовий аналіз
показав, що ступінь гідратації клінкерної частини ОТДВ становила 85-95%,
68

при цьому цей показник звичайних в'яжучих речовин для бетонів -70-80 %.
Рис. 4.14 – Радіограмма каменю на ОТДВ

На рентгенограмах (рис. 2.14) зафіксовані відстані, що належать
слідкуючим мінералам: этитінг (d = 9.569; 5 592; 3 860; 2 574; 2.218 Ой);
гідроксид кальцію (d = 4,933; 3119; 2 655; 1.947; 1 814; 1 709; 1 507; 1.463 ОН).
У цементній матриці величина і ступінь кристалізації гідроксиду
кальцію безпосередньо залежить від ступеня гідратації С 3 S, про це можна
судити по інтенсивності піку d = 4,933 Å, так як інтенсивність піку d = 4,933 Å,
так як кількість гідратації кальцію безпосередньо залежить від ступеня
гідратації С3S він відноситься тільки до гідроксиду кальцію, [56-59].
На термогравіграми зразків спостерігається ендотермічний Ефекти при
Температура 100-150 0С, що вказують на видалення слабо з'єднаної
адсорбційної і частково гідратної води з еттриніту (рис. 2.15).

Рис. 2.15 – Термограмма камня на ОТДВ :
а – термограмма; б – гравіграмма; в – эталон прокаленого оксиду
алюмінію

69

Процеси зневоднення в цьому температурному діапазоні
супроводжуються найбільш значними втратами маси, яка фіксується на кривій
ТГ. Ендоелектричний ефект в температурному діапазоні 820-880 0С, що
відзначається на обох термогравіграмах, відображає зневоднення кальциту.
Екзотермічний ефект при температурі 900-920 0С зазвичай називають
гідрататом тоберморитів. Як видно, криві ДTA підтверджують результати
рентгенологічного фазового аналізу.
Таким чином, висока питома площа поверхні частинок ін'єкційних сполук
КТВ в поєднанні з умовами його затвердіння в середовищі з постійною
вологістю ґрунту і тиском в його структурі позитивно впливає на формування
структури цементної матриці ґрунтового бетону..

2.4 Структурні властивості простих бетонних масивів, ін'єкційно
закріплені розчинами ОТДВ

Структурна особливість лесових ґрунтів
Як показує багаторічний досвід досліджень відомих вчених, основними
факторами прояву просідання лесових порід є особливість будови цих
ґрунтів, що відрізняються розмірами і формою твердого тіла. мінеральні
елементи, структура порового простору і структурні зв'язки між частинками.
Пилові і глиняні частинки, що містяться в лесових породах, утворюють
ізометричні агрегати розмірами 0,01 - 0,25 мм, надаючи їх структурі високу
агрегацію. 200i 3D-SEM/FIB, що дозволяє побачити структурну особливість
піщаних і великих запорошених ґрунтових зерен, званих глобулами. В
результаті спостережень було помічено, що всередині глобули знаходиться
ядро окремих кварцових мікроблоків, поверх яких знаходиться оболонка
кальциту. глинисті мінерали просочуються оксидами заліза і аморфним
кремнеземом (SiO2). На рис. 2.16 зображений знімок кулястого агрегату, на
якому зображений кварцовий мікрокристал з певним шаром кальцитової
оболонки на поверхні, [56-59].
Специфічна особливість твердих структурних елементів в лесових
ґрунтах сприяє утворенню в них агрегатної (зернистої) мікроструктури, яка
створює в собі пористий простір (зазвичай до 46%). При цьому існує три типи
пір, які утворюють простір пори: макропори, інтерспоровані мікропори і
внутрішньо-об'ємні мікропори.
Макропори є важливою діагностичною особливістю будови лесових
порід, які видно неозброєним оком, і є основними каналами, що утворюються
при міграції води і газів.
Міжрегрегетних мікропори є найважливішими в структурі лесових порід,
так як вони утворюють основну частину пористого простору, що визначає
70

величину деформації просідання ґрунтів.
Внутрішньорегреговані мікропори в поровому просторі порід лесової
породи визначають особливості деформації цих ґрунтів, обумовлені
структурними зв'язками, характер яких складається з умов формування
лесів.

Рис. 2.16 – Мікроструктура лесового ґрунту

Рис. 2.17 – Глобулярний агрегат лесового ґрунту

Структурна адгезія в лесових ґрунтах в основному обумовлена
контактними зв'язками між зерновими і глино-пиловими агрегатами, що
71

здійснюються через так звані глиняні «сорочки». Міцність таких зв'язків
обумовлена іонними-електростатичними силами. При контакті з водою вони
швидко втрачають силу і перетворюються в слабо міцні зв'язки коагуляції.
У лесових просіданнях ґрунтів, крім перехідних ґрунтів, існують також
фазові контакти типу цементування, здатні вивільняти легкорозчинні солі в
контактних зонах при випаровуванні вологи пори.
Розгляд механізму просідання лесових ґрунтів свідчить про те, що
збільшення їх просідання обумовлено наявністю оборотних перехідних
контактів, які здатні швидко руйнуватися при зволоженні. У той же час
наявність більш міцних фазових контактів тип цементування, навпаки, сприяє
збільшенню міцності конструкції, тим самим зменшуючи розмір просідання.
Лесові ґрунти характеризуються повільними постпросадочними деформаціями,
які в значній мірі перевищують кількість самого просідання короткочасною
вологістю.
У процесі просідання лесових ґрунтів роль також відіграють сили
поверхневого натягу води, що інакше називаються капілярними силами.
Експериментальні дослідження показують, що в міру того, як пори заповнюються
водою в лесових ґрунтах, де в результаті відбувається зникнення капілярів, що
зв'язують окремі зерна, відбувається швидке і різке зниження їх міцності, яке
закінчується не тільки руйнуванням перехідних контактів. При цьому вплив
сил поверхневого натягу води цілком ймовірний, в ролі своєрідного
спускового механізму, що сприяє початку процесу просідання.
В результаті досліджень можна зробити висновок, що процеси
просідання лесових ґрунтів починаються за двома взаємопов'язаними явищами,
які проявляються при зволоженні з подальшим або одночасним вплив
зовнішнього навантаження. Перш за все, спостерігається різке зниження енергії
взаємодії структурних зв'язків при контактах і перетворення перехідних
контактів в коагуляційні, а також зникнення сил поверхневого натягу, що тягне
за собою втрату структурних сил. Далі спостерігається розпад глино-пилових
агрегатів, утворюючи своєрідні дефекти мікроструктури, створюючи умови для
взаємного зміщення конструктивних елементів. В результаті частина макропор
і більшість міжрегетних мікропор закриваються, утворюючи більш щільну і
рівномірну мікроструктуру, але це збільшує простір невеликих міжрегетних і
внутрішньо-агрегатних мікропор.
Таким чином, вивчення просідання лесових ґрунтів дає можливість
розробити ефективні методи боротьби з цим несприятливим явищем, більшість
з яких спрямовані на перетворення нестійкої специфічної структури лесових
ґрунтів в стабільний недеформуючий стан. ґрунт і підвищити міцність
контактів між мінеральними частинками, перетворюючи менш міцні перехідні
контакти в більш міцні.
Таким чином, виходячи з описаного вище механізму просідання,
найбільш ефективним рішенням для зниження активної пористості і збільшення
72

щільності лесового ґрунту, тим самим збільшуючи міцність контактів між
мінеральними частинками, є заповнення структури ґрунту розробленими
ін'єкційними розчинами КТВ для фіксація структурно нестабільних ґрунтів
фундаментів будівель і споруд.

2.5 Пористість і водонепроникність ґрунтових бетонних масивів, що
ін'єкційно закріплені розчинами ОТДВ
Найважливішими структурними властивостями лесових ґрунтів, які
мають значний вплив на міцність їх кріплення, є, [56-59]:
– Пористість (від 40 до 46%), завдяки наявності тонких, більш-менш
вертикальних трубочок, зсередини покритих бляшками солей вуглекислого
газу, які пронизують всю товщину лесових ґрунтів ;
– Відмінна водопроникність і здатність швидко нагріватися у воді.
Як видно на рис. 2.18, зразки лише наполовину занурені у воду, що
дозволяє краще спостерігати процес проникності води і впливу на їх структуру.
В результаті протягом 30 хвилин від початку занурення проб води сталося повне
порушення структури лесового ґрунту, через те, що при замоченні на її структуру
зондуються товсті плівки води. Слід зазначити, що товщина лесових ґрунтів
характеризується анізотропією фільтраційних властивостей, зокрема, водність
лесових ґрунтів вертикально перевищує значення проникності води по
горизонталі..
– Загальна тривалість експерименту склала 48 годин, з метою визначення
поведінки стаціонарних зразків бетону ґрунту у воді, які в цей період зберегли
свою структуру і зовнішній вигляд.
– В результаті експерименту було визначено водопоглинання ґрунтових
бетонів, закріплених розчинами ОТДВ , який був: 16% при фіксації складу
розчином МКД/ЦП, 18,5% при фіксації композиції розчином МКД/КМ и 20% при
фіксації композиції розчином МКД/ПВ.
– Природна вологість лесових ґрунтів в основному залежить від
кліматичних особливостей. У регіонах недостатньої вологості вологість
становить не більше 10-12%, а в регіонах з більш вологими кліматичними
умовами може досягати 12-14%, [56-59].
– У товщі лесових ґрунтів природна вологість розташовується цілком
природно: на поверхні є зона сезонних коливань вологості, нижче неї знаходиться
зона відносно постійної вологості, а потім змінюється вологість в бік
підвищення або зниження, що залежить від характеру підстилаючих порід.

73

Рис. 2.18 – Водостійкість проб ґрунту та ґрунтових бетонів 1,4 -
сердечники лесового ґрунту (глибина свердловини - 1,7 та 3,5 м),
2,3,5 - проби ґрунтових бетонів, закріплених розчинами ОТДВ
наступних композицій у співвідношенні30/70: МКД/ЦП, МКД/КМ,
МКД/ПВ,.
74

Зміна вологості лесових ґрунтів за сезонами року сильно впливає на їх
просідання. При зволоженні лесові ґрунти розм'якшуються, і відбувається
часткове розчинення жорстких кристалізувальних зв'язків, тому розвивається
проксативний ефект плівкової води і зниження міцності водно-колоїдних
зв'язків. між частинками. В результаті при певному тиску відбувається
ущільнення ґрунту, що призводить до просідання.
Просіданням називають локальне, що тече у вертикальному напрямку
деформацією ґрунтів, що викликає різке порушення будови, сприяючи
частковій або повній втраті стійкості до порушених ґрунтових мас, і при
надмірному зволоження – здавлювання в сторони.
Це говорить про те, що несуча здатність лесових ґрунтів, після порушення
їх структурної зв'язності в процесі просідання при просоченні під навантаженням,
вкрай падає, а ґрунти легко видавлюються з-під підошви фундаментів.
Просідання ґрунту залежить від його складу, структури і стресового стану,
тому для кожного шару лесового ґрунту відносне просідання визначається при
тиску, який він буде відчувати біля основи конструкції. Відомі випадки, коли
після замочування відносно великої товщини лесових ґрунтів поверхня ґрунту
висівається на 2...2,5 м. Це пов'язано з нестабільністю макропор, що пронизує
всю товщину лесових ґрунтів, через втрату зв'язку (адгезії) між частинками
ґрунту під час просочення води. Часто досить тиску порядку 0,5-1 кг / см2, при
якому руйнуються стінки пір і відбувається різке ущільнення ґрунту, що
викликає значні додаткові опади.
Згідно з сучасними поглядами, просідання макропористих лесових ґрунтів
виникає за рахунок недостатньо ущільнення і здатності агрегатів частинок цих
ґрунтів до пептизації при зволоженні, тобто до переходу твердих колоїдних
плівок в рідкий розчин. Отримані водяні плівки, завдяки своїй пронуляційною
дією, розсувають частинки землі, знищують агрегати частинок і створюють
умови, сприятливі для повторного ущільнення лесових ґрунтів. Крім того,
відомо також розчинення солей цементування частинок, а також дія
осмотичного тиску в результаті різниці концентрації також має відоме значення
при руйнуванні структури агрегатів частинок солі плівкової води і води.
Так, в результаті проведених досліджень доведено ефективність фіксації
лесових ґрунтів розчинами КТВ для зниження їх пористості і проникності води,
що сприяє збільшенню несучої здатності. фундаменти будівель і споруд так
закріплені.

Висновки за розділом 2
1. Обґрунтовано дослідження властивості ґрунтових бетонних масивів,
ін'єкційно закріплених розчинами ОТДВ на основі місцевої сировини .
2. Показано обґрунтування технологічних особливостей ін'єкційної
фіксації структурно нестабільних ґрунтів. Представлені різні конструктивні
схеми ін'єкційної фіксації ґрунтів будівельних основ розчинами ОТДВ в
75

залежності від типу фундаменту: переривчасті, стрічкові, тверді і фігурні схеми
фіксації ґрунту.
3. Обґрунтовано, що поряд з фізико-хімічними властивостями ґрунтів,
розміри підошви фундаменту (довжина, ширина і висота) також мають значний
вплив на вибір параметрів фіксації ґрунтів основ (радіус фіксації r, відстань між
інжекторами л, кут нахилу інжектора) і можливість розміщення інжекторів.
Так, при ширині фундаменту до 2 м інжектори забиваються вертикально, а на
більш ніж 2 м– під кутом або в комбінації.
4. При порівнянні міцності і деформаційних характеристик контрольних
зразків ґрунтового бетону, отриманих в результаті лабораторних досліджень, і
контрольних зразків, взятих з ґрунту бетонної маси, ін'єкційно зафіксовані в
реальних умовах рішеннями ОТДВ з тиском розряду до 0,3 МПа, було
встановлено, що невідповідність отриманих даних не перевищує 10 %.
5. Обґрунтовано структурні властивості залізобетонних масивів, що
ін'єкційно фіксуються розчинами ОТДВ - пористість, водонепроникність,
водостійкість та інші показники ґрунтового бетону.
6. Обґрунтовано, що найбільш ефективним рішенням для збільшення
щільності лесового ґрунту, зниження його активної пористості і збільшення
міцності контактів між мінеральними частинками є заповнення структури такого
ґрунту ін'єкційними в'яжучими речовинами ОТДВ .

76

РОЗДІЛ 3. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РЕГЛАМЕНТ ЗАКРІПЛЕННЯ
СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ МАСИВІВ БУДІВЕЛЬ І
СПОРУД
3.1 Рекомендації щодо підготовки рецептур ін’єкційного розчину на
основі місцевої сировини для закріплення складних інженерно-геологічних
масивів будівель і споруд

На підставі попереднього аналізу, а також існуючих рекомендацій у науковій
та нормативній літературі [54, 55, 56-59] були розроблені рекомендації щодо
часткового та повного закріплення основ будівель та споруд, що складаються
складними інженерно-геологічними умовами.
Рекомендації щодо підготовки рецептур ОТДВ на основі місцевої сировини
для ін'єкційної фіксації просідання ґрунтів.
Для фіксації просідання просадочних ґрунтів рекомендується
використовувати ін'єкційні розчини ОТДВ на основі місцевої сировини разом з
ОТДВ Mikrodur®.
Для приготування ін'єкційних розчинів разом з ОТДВ Mikrodur® у різних
відсотках компонентів при В/В от 1 до 4. Існують різні марки ОТДВ Mikrodur®,
відрізняються гранулометричним складом. З урахуванням призначення і
технологічних параметрів ін'єкційної фіксації просідання лесових просідання
ґрунтів рекомендується використовувати ОТДВ Mikrodur® марки R-U-E-Plus, при
якому питомий поверхневий індекс становить до 16000 см2/г, і, як відомо, чим вище
питомий поверхневий індекс, тим менше діаметр частинок ОТДВ. Проведено
реальні дослідження з підбору препаратів ОТДВ для ін'єкційних розчинів
Mikrodur® марки R-U-E-Plus с SУД = 10600см2/г, [56-59].
В якості наповнювача з місцевої сировини в розчинах ОТДВ , для зниження
споживання дорогого імпортного продукту ОТДВ Мікродур® рекомендується
використовувати місцеві матеріали.
Властивості матеріалів, що використовуються для приготування
ін'єкційних розчинів ОТДВ представлені в таблиці 3.1, [56-59].

Таблиця 3.1 – Властивості використовуваних матеріалів
Щільність Питома Час
№ Використовуваний порошку, площа шліфування,
матеріал ρ, г/см3 поверхні, хв
S 2
УД, см /г
1 Цементний пил 3,1 5000 - 12000 -
2 Вапняк 2,62 30
3 Пісок 2,6 40
4 Mikrodur® R- U-E-Plus 2,90 -

77

Для приготування ін’єкційних розчинів ОТДВ , відповідно до вимог ДСТУ
Б В.2.7-273:2011 Вода для бетонов и растворов. Технические условия, потрібно
використовувати водопровідну питну воду, а також будь-яку воду, що має індекс
рН ≥ 4, тобто некислий, незабарвлюючий лакмусовий папір в червоному кольорі.
В якості додаткових компонентів ін'єкційних розчинів для регулювання
властивостей розчинів ОТДВ , відповідно до ДСТУ EN 934-5:2019 Добавки для
бетонів і будівельних розчинів, рекомендується використання наступних
пластифікуючі добавки:
– Високоефективна комплексна багатофункціональна добавка Д-5 за ТУ
5743-008-44628610-2011 є ефективним пластифікатором і прискорювачем
твердення на основі модифікованих суперпластизаторів і мінеральних природних
компонентів, забезпечує високу міцність, водонепроникність, морозостійкість,
сульфатну стійкість і адгезію бетонів і адгезії бетонів і розчинів.
– Суперпластифікатор С-3, згідно ТУ 2481-111-07511608-2012, представляє
собою органічну синтетичну речовину, отриману з продукту конденсації
нафталінсульфкислоти і формальдегіду, що забезпечує рухливість бетонних і
розчинних сумішей до П5.
У таблиці 3.2 представлені якісні показники використовуваного
пластифікатора.

Таблиця 3.2 – Основні технічні характеристики добавок
№ Насипна Масова доля
Добавка Зовнішній вид
п/п щільність, г/см3 вологи, %
1 Д-5 Світло-бежевий порошок 0,35-0,5 ≤ 8
Порошок зі світло-жовтого
2 С-3 кольору до коричневого 0,50-0,80 ≤ 10
кольору
Застосування пластифікуючі добавки Д-5 або С-3 в розчинах ОТДВ в
межах від 1 до 3% маси ОТДВ забезпечує зниження В/В, тим самим підтримуючи
стійкість розчину для ін'єкцій (табл. 3.3) і покращує в'язкість (табл. 3.4) , [56-59].
Розчини ОТДВ для ін'єкційної фіксації ґрунтів просідання лесу
зустрічаються у вигляді водного розчину з скоригованим В/В на основі
наступних компонентів:
- технічна вода;
- складна дрібнодисперсна в'яжуча речовина (ОТДВ ) на основі
Мікродура® і дрібно дисперсна місцева сировина в різних співвідношеннях від
20 до 50%.

78

Таблиця 3.3 – Вплив добавок на осідання розчину ОТДВ
Виділення води через 120 хв, %
Співвідноше
ння ОТДВ Д-5 С-3 Д-5 С-3 Д-5 С-3
1% 1% 2% 2% 3% 3%
20/80 5,5 4 12,5 7,5 19,5 12
30/70 4,5 3 10 6 16 10
40/60 3 2 6 4 10 6,5
50/50 1 0,7 2,5 1,5 4,5 3

Таблиця 3.4 – Вплив добавок на в'язкість розчинів ОТДВ
Зниження в'язкості, %
В/В
Д-5 – 1% С-3 – 1% Д-5 – 2% С-3 – 2% Д-5 – 3% С-3 – 3%
1 7 4,5 15 9 23 14
1,5 5,5 4 12,5 7,5 19,5 12
2 4,5 3 10 6 16 10
2,5 3 2 6 4 10 6,5
3 1 0,7 2,5 1,5 4,5 3

Технологія приготування рішень ОТДВ повинна виконуватися в суворій
відповідності з послідовністю і вимогами, [56-59]:
- ОТДВ готується на основі дрібно розосередженої місцевої сировини
спільно з Мікродуром®;
- додати пластифікатор в ОТДВ і ретельно перемішати;
- наповнити воду в повному обсязі;
- поставка пластифікованого ОТДВ в повному обсязі;
- підготувати розчин шляхом перемішування з'єднання протягом 3 хв
при швидкості обертання валу не менше 2800 об / хв.
Основними параметрами підготовлених розчинів ОТДВ , від яких залежить
їх проникаюча здатність в нерухомі ґрунти, є в'язкість і осідання.
В'язкість - це відношення швидкості, з якою зразок рідини проходить через
отвір (швидкість зсуву) до кількості сили (вага рідини), що призводить до потоку
рідини (зсувний стрес). Таким чином, показники в'язкості визначаються
приладом і вимірювальною кружкою, виміряна в секундах на кварту, і показує
кількість секунд, необхідних для повного проходження однієї кварти (0,946 л)
рідкого зразка через воронку з заданим розміром входу 4,7 мм.
Аналіз осідання проводився за методом контролю якості розчину шляхом
визначення вододілу відповідно до ДСТУ Б В.2.7-46:2010. Цементи
79

загальнобудівельного призначення.
Осадовий аналіз розчину проводиться наступним чином. Важать 350 г
мінерального порошку (в даному випадку ОТДВ ) і 350 мл води з точністю до 1
г. Воду заливають в порцелянове скло ємністю 1 літр, потім наливний
мінеральний порошок наливають в скло на 1 хвилину, безперервно помішуючи
його металевим шпателем. Отриманий розчин перемішують ще 4 хвилини,
акуратно заливають в градуйований циліндр ємністю 500 мл по ДСТУ і
починають підрахунок. Замикаюча вода повинна відповідати температурі, при
якій проходить випробування (25±1 °C).
Обсяг відстояного цементного тіста (в мл) відзначається кожні 15 хвилин
протягом 1 години і кожні 30 хвилин з подальшими спостереженнями. Час
повного поділу води характеризується від початку експерименту до кінця
процесу поділу води. Зазвичай відділення води протягом 60 хвилин не повинно
перевищувати 10%. .
Поділ води визначається як середнє арифметичне двох паралельних
визначень, а різниця в результатах не повинна перевищувати 1%.
Зниження в'язкості і підвищення стійкості розчину ОТДВ забезпечує
підвищення їх проникаючої здатності в капілярно-пористий простір посиленого
ґрунту, тобто підвищує ефективність ін'єкційної фіксації ґрунтів. Ці показники
залежать від водно-в'яжучого співвідношення розчинів ОТДВ, способу їх
приготування і використовуваних хімічних добавок.
Контроль якості ін'єкційної фіксації ґрунту.
- відповідність фактичних властивостей нерухомого ґрунту властивостям
ґрунту;
- якість розчину і його відповідність конструктивним параметрам;
- відповідність фактичних параметрів ін'єкції параметрам ін'єкційних робіт.
Контроль властивостей ґрунту і нерухомих масивів ґрунту.
- коефіцієнт проникності ґрунту. Необхідно розрахувати коефіцієнт
проникності для дизайнерської марки ОТДВ . Допустиме відхилення фактичного
ґрунту від конструкції - в межах від 11 до 24;
- пористість ґрунту. Допустиме відхилення значення фактичної пористості
ґрунту від проектної норми - ± 10%
Контроль якості розчину.
- Змішувальна рослина. Швидкість обертання змішувальної
установки повинна бути не менше 2800 об / хв, а потужність двигуна повинна
бути не менше 1 кВт на кожні 20 літі розчину. Ємність змішувальної установки
повинна бути оснащена настінними бамперами, хоча бампером. Загальна площа
шишки зупиняється нижче середини бака не менше 300 см2.
- Щільність розчину. Відхилення фактичного значення щільності
розчину від конструкції допускається в межах ± 0,01 г / см3.
- Індекс в'язкості розчину. Допустима похибка терміну придатності
80

1дм3 розчину від віскозиметра Марша становить ± 1 сек.
- Швидкість засихання розчину. Нормативне заселення (Δн) розчину
протягом 60 хвилин при температурі розчину 10 ° С.
Фактичне осідання розчину протягом 60 хвилин не повинно перевищувати
нормативного більш ніж на 5%.
Для впорскування підготовленого розчину використовується електричний
гвинтовий насос Desoi BMP-5 / SP-Y потужністю 0,5-12 л / хв і робочим тиском
до 25 атм.
Контроль параметрів ін'єкцій.
Контроль параметрів ін'єкцій здійснюється за даними пристрою стеження
постійної дії (електронні пристрої, реєстратори) і (або) за журналом ін'єкційних
робіт, в якому фіксується інжектор і зона впорскування, тривалість і тиск ін'єкції,
інтенсивність витрати і витрата розчину.
Контроль обсягу розчину.
Допускається відхилення фактичного обсягу (Vc.). розчин для ін'єкцій в
1 зоні від розрахункової норми в межах ± 10 л.
Контроль тиску ін'єкцій.
При контролі тиску ін'єкції слід фіксувати перевищення максимального
тиску і різкі падіння тиску до значень, близьких до нуля. Допускається
перевищення фактичного тиску вище максимально допустимого на 0,3 бар.
Допускається різке зниження тиску ін'єкцій до значень, близьких до нуля,
при тривалості низького тиску не більше 2 хвилин.
Показники міцності і деформації нерухомого ґрунту представлені в таблиці
3.5.

Таблиця 3.5 – Міцність і деформаційні характеристики ґрунтобетонів,
закріплені розчинами ОТДВ
Міцність на Модуль
№ Склад Співвідношення В/В стиск RСЖ, деформації
п/п ОТДВ ОТДВ , % МПа ECS, МПа
1 25,5 9904
20/80 2 21,0 8156
3 17,0 6603
1 23,0 8933
1
30/70 2 19,0 7380
3 15,5 6020
1 21,0 8156
40/60
2 17,5 6797
81

Mikrodur® :
Цементний пил
3 14,0 5438
50/50 1 19,0 7379
2 16,0 6214
3 13,0 5049
1 12,0 4661
20/80 2 9,5 3690

3 8,0 3107
1 14,0 5438
30/70 2 11,0 4272

3 9,5 3689

2 1 15,5 6020
40/60 2 12,5 4855
3 10,0 3884
1 17,0 6603
50/50 2 14,0 5438
3 11,0 4272

3.2. Обладнання, що необхідне для проведення процедури для
закріплення складних інженерно-геологічних масивів будівель і споруд

Вибір устаткування часткового закріплення складних інженерно-
геологічних масивів однорозчинним хімічним методом обумовлений, зазвичай,
невеликою глибиною буріння і діаметром свердловин. Для забивання або
вдавлювання ін'екторів обладнання призначається в залежності від глибини
установки інжекторів і опору ґрунтів пенетрації, а також з урахуванням фізико-
механічних властивостей ґрунту, питомої витрати. Загальна технологічна схема
приготування та подачі розчину представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Технологічна схема приготування та подачі розчину при закріпленні
82

Mikrodur® : Карбонатная мука
ґрунтів: 1 – ємність розчину з сульфатом амонію; 2 – ємність розчину із силікатом
натрію; 3 – розчинозмішувач; 4 – розчинонасос; 5 – манометр; 6 – кран кульовий; 7
– ємність розчину з ПАА
Для закріплення ґрунтів використовуються [55, 56]: – для роботи з
ін'екторами – установки та механізми для забивання або вдавлювання інжекторів,
ін'ектори (рис. 3.2), гідравлічні домкрати вантажопідйомністю 5 – 10 т для
вилучення інжекторів, насоси; – для приготування розчинів необхідний
розчинний вузол із змішувачами та ємностями для зберігання реагентів;
параметри змішувального обладнання, що рекомендуються: продуктивність 5
м3/год, місткість - 50-750 л; – для нагнітання розчину в ґрунт застосовують
діафрагмові, плунжерні або поршневі насоси, які забезпечують тиск нагнітання
до 0,5 МПа та подачу до 10 м3/годину. При цьому тиск нагнітання слід
призначати таким чином, щоб не відбувалося прориву розчину, що твердіє, на
поверхню.
Тиск нагнітання має перевищувати величини природного тиску від власної
ваги ґрунту [57]. При цьому час нагнітання не повинен перевищувати час
гелеутворення розчину. Також необхідне допоміжне оснащення: шланги,
з'єднувальні частини, труби, крани, хомути, ніпелі, йоржі для шлангів, а також
закриті ємності для зберігання реагентів та контрольно-вимірювальна апаратура
(витратоміри, манометри, термометри, ареометри).
Шланги та з'єднання мають бути розраховані на тиск до 3,0 МПа. Насоси
рекомендовані з наступними характеристиками: продуктивність 0 – 15 л/хв, тиск
– 0 – 5 МПа; – для буріння ін'єкційних свердловин переважні установки на основі
обертальної або ударно-обертальної дії, які будуть мати найменший вплив на
існуючі конструкції будівель та споруд.
Бурове обладнання має забезпечувати необхідну глибину, напрямок та
діаметр свердловин у даних інженерно-геологічних умовах, а також чистоту та
цілісність стін свердловини. Рекомендовані такі характеристики бурового
обладнання: глибина буріння – до 50 м, діаметр буріння – 46 – 151 мм, частота
обертання – 0 – 150 об/хв.
Орієнтовний перелік рекомендованого обладнання представлений у
таблиці 3.2.
83

Рис. 3.2. Схема роботи ін'ектора при частковому закріпленні основи
Рекомендується занурення ін'ектора в ґрунт у пробурену ін'екторну
свердловину. Хоча також може бути розглянутий варіант забиття ін'єктора або його
задавлювання [56, 57].

Таблиця 3.2. Рекомендоване обладнання при виробництві робіт з часткового
закріплення просадної основи
Найменування Марки Характеристика Кількість
1 2 3 4
Бетонолом С-358 Робочий тиск повітря, МПа 0,6
Перфоратор ПР-24 Глибина буріння, м 5
Діаметр отвору, мм 68
Перфорований діаметр
Інжектор ИТГ-58 частини мм 32
Робочий тиск при запорах
свердловини, МПа 0,12 – 0,35
Бурові Верстат для Діаметр свердловини, мм 52, 60, 65
установки свердління
Глибина буріння, м 25
свердловин КБУ-50
Продуктивність, м3/хв. 3,5
Компресор ПКС-3,5 Робочий тиск, МПа 0,7
Плунжерний насос
з регульованим НБ-3, НБ-4 Продуктивність, л/хв. 0..40
клапаном
84

Рекомендується занурення ін'ектора в ґрунт у заздалегідь пробурену
свердловину. Хоча також може бути розглянутий варіант забиття ін'єктора або
його задавлювання [57, 58].
Для зберігання реагентів та приготування закріплюючого розчину
використовуються ємності наступної місткості: – 10 – 20 м3 – для зберігання
силікату та водного розчину сульфату амонію; - 2 - 5 м3 - для приготування
розчинів; – 1 – 2 м3 – для промивання ін'єкторів; – 0,1 – 0,5 м3 – для чистої води.

3.3. Технологічні схеми подачі розчину при будівництві та експлуатації
будівель та споруд

Для забезпечення проектної якості робіт при закріпленні основ будівель та
споруд повинна бути розроблена проектна документація з урахуванням
особливостей виконання робіт на майданчиках зі слабкими ґрунтами відповідно до
чинних норм та правил [60, 61].
Перед початком проектних робіт необхідно виконання:
– інженерно-геологічних вишукувань майданчика з визначенням таких
характеристик, як щільність, гранулометричний склад, пористість, коефіцієнт
фільтрації, ступінь тріщинуватості, проникність, гідростатичний тиск та хімічний
склад ґрунтових вод [60];
– лабораторного дослідження із закріплення ґрунту [12] та дослідного
закріплення в натурних умовах [13, 60], що дозволяє уточнити об'єм та радіус
закріплення розчину, фізико-механічні властивості закріпленого ґрунту,
технологічні параметри ін'єкції.
Проект на закріплення основи розробляється у складі будівельної та
технологічної частин. Відповідно до розв'язуваного завданням вибирають той чи
інший тип або вид заглиблених пристроїв для закріплення ґрунтів, призначають
конструктивну схему закріплення, розрахунком визначають місце розташування
та розміри створюваних закріплених масивів та встановлюють відповідні
технічні вимоги до закріплених ґрунтів.
Проектом по частковому закріпленню просадної основи передбачається:
- питома витрата розчину, тиск нагнітання, порядок приготування
ін'єкційного розчину;
– вибір та обґрунтування технологічних схем часткового закріплення
просадної основи, інженерно-геологічні плани та розрізи з нанесеним контуром
та зазначенням розрахункових розмірів закріпленої основи;
– дані про кількість матеріалів та механізмів, що використовуються при
закріпленні основи;
– заходи щодо контролю якості робіт, техніки безпеки, охорони
навколишнього середовища.
Технологічна схема часткового закріплення основи включає: -
розташування в плані ділянок закріплення, кількість свердловин на ділянці та їх
85

прив'язка в плані до конструктивних елементів будівлі; – дані щодо часткового
закріплення основи по глибині із зазначенням глибин свердловин, їх нахилів,
діаметрів, що допускаються відхилень, радіусів закріплення.
З низки досвідчених досліджень [61-68] було визначено основні
технологічні параметри ін'єкційного закріплення: радіус поширення розчину,
відстань між свердловинами, довжина ін'єкційної заходки, кількість розчину, що
ін'єктується, тиск нагнітання.
Коефіцієнт фільтрації для просідання ґрунтів повинен становити не більше 5
м/ доба [17], але краще в межах 0,2... 2 м/доба [18].
Розчин нагнітається заходками знизу вгору з розрахунку в середньому (155
-530) 350 л/м3 ґрунту, що закріплюється під тиском 0,3 - 0,5 МПа в умовах його
природного залягання і без порушення його структури [61-68].
Загальна витрата розчину підраховується з урахуванням 10% втрат
реагентів під час їх транспортування та виконання робіт.
При цьому зона закріплення в плані повинна виходити за габарити
фундаменту на мінімальне значення, яке для стовпчастого та стрічкового
фундаменту становить 5 – 35% ширини підошви та призначається залежно від
тиску на підошву фундаменту та початкового тиску ґрунту ґрунту [112]. Дані
наведено у таблиці 3.3.

Таблиця 3.3. Зона закріпленої основи за габаритами фундаменту в частках від
ширини підошви
Мінімальне видалення зони фіксації в акціях
Початковий тиск
від ширини фундаменту, на Р, МПа
просідання, Psl, MPa
0,2 0,25 0,3 0,35
0,05 0,2 0,25 0,3 0,35
0,1 0,15 0,15 0,2 0,30
0,15 0,1 0,15 0,2 0,25
0,2 0,05 0,05 0,1 0,1

До початку робіт із закріплення ґрунту виконується ряд підготовчих заходів
[62; 65]: підвіз матеріалів, комплектування, підключення та випробування
обладнання, приготування ін'єкційного розчину, розбивка сітки свердловин із
зазначенням черговості ін'єкцій, глибини та витрати розчину, буріння отворів в
асфальтовому покритті, пробне нагнітання в свердловини з уточненням режиму
роботи та проб закріпленого ґрунту для випробування на міцність. При цьому
уточнюються схеми розміщення обладнання залежно від конкретних умов
будівництва, наявності гірничо-прохідного обладнання, конструктивних
параметрів для зміцнення ґрунтів обладнання, організаційно-технічних умов
ведення робіт.
Нижче наведено основні варіанти технологічних схем проведення робіт з
86

часткового посилення осідання (рис. 3.3 – 3.6).

Рис. 3.3. Схема 1. Часткове підсилення стрічкового фундаменту: а) підсилення
двома свердловинами; б) посилення трьома свердловинами
Схема посилення передбачає часткове закріплення основи по довжині
стрічкового фундаменту в найбільш навантажених за розрахунком та
конструктивною схемою ділянках. Є однорядною лінійною схемою.
Застосовується для посилення основ стрічкових фундаментів безкаркасних
будівель та споруд, трубопроводів у землі.

Рис. 3.4. Схема 2. Часткове підсилення ґрунту у плані для стрічкового фундаменту
Схема підсилення передбачає часткове закріплення основи по всій будівлі
для стрічкових фундаментів. Є багаторядною схемою у шаховому порядку.
Застосовується для посилення основ стрічкових фундаментів безкаркасних
будівель та споруд.
87

Рис. 3.5. Схема 3. Часткове зміцнення ґрунту в плані для колонних фундаментів:
а, б - фіксація колонних фундаментів при рівномірному завантаженні при різних
розмірах підошви фундаменту; в - фіксація колонних фундаментів з
нерівномірним навантаженням в приміщеннях максимального тиску на підошву
фундаменту
Схема армування передбачає часткову фіксацію основи уздовж підошви
стовпчастого фундаменту, як за планом, так і по висоті. Використовується для
зміцнення фундаментів колонних фундаментів каркасних будівель і споруд,
фундаментів технологічного обладнання, фундаментів єдиних інженерних
споруд.
Рис. 3.6. Схема 4. Часткове армування ґрунту в плані фундаментів плит:
а – фіксація плитного фундаменту за лінійною схемою при L1 ≈L2; б – фіксація
плитного фундаменту в шаховому порядку

Схема армування передбачає часткову фіксацію основи уздовж підошви
плитного фундаменту як за планом, так і по висоті. Використовується для
88

зміцнення фундаментів плитних фундаментів каркасних і безкаркасних будівель
і споруд, фундаментів технологічного обладнання, фундаментів проїжджої
частини.
При виконанні робіт за розглянутими схемами необхідно дотримуватися
технологічний порядок робіт і контроль якості. Ін'єкції розчину в кожну зону
(колодязь) слід проводити перед «відмова» [67], а саме :
- поглинання свердловиною розрахункового обсягу розчину при тиску, що
не перевищує розрахункового ;
- зниження витрати розчину до 0,5 - 1,0 л / хв. з одночасним підвищенням
тиску над конструкцією;
- ін'єкція не дозволяє розробити проектний об'єм розчину в одній зоні
протягом терміну придатності розчину.
При досягненні «збою» ін'єкцію припиняють, а залишок об'єму розчину
додають в об'єм уприскування наступної зони або сусіднього інжектора.
Також проектом доручено заходи з контролю якості робіт з фіксації
ґрунтів, які включають в себе три основні етапи. [68]:
- Дотримання ДСТУ і ТУ вхідних партій реагентів для приготування
розчину, контроль встановлених термінів і правил його зберігання.
- Характеристики підвіски та їх відповідність конструктивним параметрам
(в'язкість, однорідність, щільність, температура ).
- Контроль правильності ін'єкційних робіт: перевірка точності перегородки
і глибини уколів, дотримання технологічних регламентів, які встановлені
проектом і уточнюються за результатами ін'єкції експериментальних
свердловин.
Контроль якості робіт
При фіксації масивів просідання ґрунту хімічними розчинами виникає
необхідність проводити постійний контроль якості хімічних матеріалів, що
входять до системи фіксації розчину і якості нерухомого ґрунту.
Контроль якості хімічних розчинів і гелінгових сумішей здійснюється
шляхом пробної фіксації ґрунтів в лабораторних умовах і подальших
випробувань стаціонарних зразків на міцність і водонепроникність. Для
достовірності результатів випробувань необхідно взяти проби хімічних
компонентів фіксувальних розчинів безпосередньо з контейнерів, розташованих
на будівельному майданчику.
Контроль якості нерухомого ґрунту здійснюється шляхом визначення
його міцності і водонепроникності з використанням наступних заходів :
- буріння контрольних свердловин діаметром не менше 84 мм з відбором
ядра;
- відкриття отворів в нерухомому ґрунті з підбором монолітів;
- ін'єкції води в землю через контрольні інжектори або свердловини;
- моніторинг змін режиму підземних вод ;
89

- спостереження за осіланнями фундаменту за допомогою геодезичних
інструментів.
Відкриття контрольних ям і буріння контрольних свердловин слід починати
не менше 7 днів після закінчення ін'єкційних робіт.
Заходи з контролю якості закріплюючого розчину і якості нерухомого
ґрунту повинні бути включені в проект.
Заходи безпеки при виконанні робіт

При проведенні робіт необхідно дотримуватися правил безпеки при
проведенні будівельних і інженерно-геологічних робіт, при роботі на
компресійних установках, гідравлічних і електроустановках [66, 67, 68].
Кріпильні роботи повинні проводитися строго за проектом спеціальною
командою, яка була навчена, а також при виконанні всіх необхідних
підготовчих етапів. Всі працівники і співробітники, зайняті ін'єкційними
роботами, повинні отримати вступний інструктаж з безпеки від майстра або
виробника робіт на робочому місці.
Будівельний майданчик повинен бути обладнаний відповідним чином, а
саме: робочі зони огороджені, мінометні та ін'єкційні агрегати захищені від вітру
і опадів, вихід обладнаний миттям коліс і організованим стоком, організовано
збір будівництва і виробництва сміття, забезпечене освітленням в темний час
доби. Хімічні реагенти повинні зберігатися в спеціально відведених місцях під
навісами.
У зв'язку з особливою липкістю і в'язкістю розчину слід звернути увагу на
чистоту робочого місця. У разі поверхневих витоків необхідно очистити, і
присипати ділянку землі шаром ґрунту товщиною 5 - 10 см. Відходи виводяться
з контейнера для утилізації Робоче місце повинно бути сухим і чистим, без
сторонніх предметів.
Перед початком робіт з впорскування розчинів все обладнання необхідно
протестувати при тиску, що перевищує в 1,5 рази максимальний робочий тиск.
При введенні розчину інжектором необхідно дотримуватися:
- належного кріплення для забезпечення підтримки необхідного тиску
розряду ;
- установка пробкового (кульового) клапана на інжектор, а також
запобіжного клапана на вивантаженому трубопроводі для конструктивного тиску;
- безпечне кріплення кінців шлангів, що виключає можливість їх виходу з
ладу;
- відключення шлангів від інжектора допускається тільки після зняття тиску
в системі.
При проведенні ін'єкційних робіт забороняється:
- бурити свердловини з несправними буровими установками, проводити
будь-який ремонт або технічне обслуговування під час експлуатації бурової
90

установки;
- виконувати розбирання та ремонтування системи впорскування під тиском;
- встановлювати тиск розряду вище максимально допустимого тиску для
використовуваного обладнання;
- використовувати шланг з набряками і несправними манометрами;
дозволяють можливість згинання шлангів під тиском;
- зробити швидке перекриття кранів на комунікаціях розчинів; крани повинні
бути закриті плавно, вони повинні бути обладнані покажчиками напрямку
«відкриті - закриті».
У закритих приміщеннях перед початком робіт з кріплення основи
необхідно перевірити склад повітря, стан вентиляційних приладів і освітлення
робочих місць. Роботи в тісних закритих приміщеннях повинні проводитися з
використанням примусової вентиляції і контролю вуглекислий газ в повітрі
відповідно до загальних вимог до гірничих робіт (СО2< 0,5%), [68].
У зв'язку з особливостями фіксуючого складу активної силінової кислоти
на основі сульфату амонію, при вивільненні аміаку протягом деякого часу
необхідно контролювати його ГДК (клас небезпеки IV): в робочій зоні ГДК не
повинно перевищувати 20 мг / м3 ; в атмосферному повітрі населених пунктів:
поодинокі - 0,2 мг / м3, середньодобовий - 0,04 мг / м3 у відповідності до
ДБН А.3.2-2-2009 Охорона праці і промислова безпека в будівництві.
При приготуванні розчинів і роботі з ними (клас небезпеки IV), через
високу гігроскопічність матеріалу слід використовувати засоби індивідуального
захисту, не допускати контакту зі слизовими оболонками, дихальними шляхами,
шкірою.
Працівники та працівники, зайняті роботою з хімічного кріплення,
повинні бути забезпечені спеціальним одягом та оснащені засобами
індивідуального захисту: водонепроникним комбінезоном та взуттям (костюм з
полотна, гумове взуття, рукавиці, шоломи, ремені безпеки, захисні окуляри,
респіратори, рукавички). Використовувані респіратори повинні відповідати
ДБН А.3.2-2-2009 Охорона праці і промислова безпека в будівництві.
У зв'язку з наявністю вологих процесів особливу увагу слід приділити
заходам безпеки при роботі з електрообладнанням. Електродвигуни, пускові
установки, вимикачі повинні бути захищені від попадання в них розчину.
Вимикачі та електромонтажні механізми повинні бути заземленими. Монтаж і
ремонт електроустановок і електричних мереж повинна здійснювати
відповідальна особа з під'їзними і засобами індивідуального захисту.
Бурові та інжекторні роботи в безпосередній близькості від існуючих
підземних і надземних мереж і комунікацій повинні проводитися з урахуванням
додаткових вимог безпеки.
В інших аспектах безпеки при виробництві творів слід керуватися
нормативною літературою, такою як ДБН А.3.2-2-2009 Охорона праці і
промислова безпека в будівництві.
91

3.4 Результати реалізації закріплення складних інженерно-геологічних
масивів будівель і споруд

Схематичне і повномасштабне відображення елементів фундаменту для
електрообладнання представлено на рисунках 3.7-3.11 .
З розроблених складів ОТДВ (див. таблицю 3.13) для фіксації фундаментів
був використаний розчин з цементним пиловим наповнювачем, склад якого
представлений в таблиці 3.4.

Таблиця 3.4 – Рецептура ін'єкційного складу ОТДВ
Співвідношення компонентів ОТДВ , В/В
Назва розчину для ін'єкцій
%
Цементий Добавка
Mikrodur®
пил Д-5
ОТДВ на основі цементного 50 47 3 3,0
пилу

Для поліпшення реологічних властивостей розчинів ОТДВ і зниження В/
В була використана високоефективна комплексна багатофункціональна
добавка Д-5 за ДСТУ Б В.2.7-65-98 «Добавки для бетонів і будівельних
розчинів. Класифікація». Д-5 є ефективним пластифікатором і загартуючим
прискорювачем на основі модифікованих суперпластизаторів і мінеральних
природних компонентів, забезпечує високу міцність, водонепроникність,
морозостійкість, сульфатостійкість і адгезія бетонів і розчинів, [56-59].
92

93

Рис. 3.7 – Схематичне представлення елементів фундаменту для електрообладнання, основа ґрунтів яких ін'єкційно
закріплюється розчинами ОТДВ
93

94

Рис. 3.8 – Поздовжній розріз фундаменту ФМ-1 для електрообладнання з відображенням зон ін'єкційного закріплення
ґрунту основи розчинами ОТДВ

94

95

Рис. 3.9 – Повномасштабне відображення фундаментів

Питома площа поверхні SУД цементний пил, що використовується в якості
ультрадискового наповнювача в розчинах ОТДВ, становив близько 12000 см2/г.
На пристрої ПСХ 12 визначалася тонкість шліфування порошку-наповнювача,
[56-59].
Стабільність використовуваного розчину ОТДВ підтверджується
показником поділу води, який через 150 хвилин не перевищував 5%. Інжектори
при фіксації ґрунтів основ під фундаменти розташовувалися з урахуванням
радіуса фіксації масиву ґрунту інжекторними розчинами, що становить ≤ 40 см.
Для ін'єкції підготовленого розчину використовувався електричний
гвинтовий насос Desoi БМП-5/SP-Y .
Загальна площа нерухомого ґрунту розчинами ОТДВ становила близько
493 м2, тоді як обсяг нерухомої меленої бетонної маси становив приблизно 1280
м3.
Таким чином, витрата розчину ОТДВ для фіксації такого обсягу меленої
бетонної маси становила 110 м3, при середній її витраті на свердловину. – 0,4 м3.

95

96

Рис. 3.10 – Схематичне відображення зони розподілу закріплюючого розчину

Рис. 3.11 – Схема розташування інжекторів при фіксації ґрунту (ФМ-3, ФМ-5)

96

Висновки97 п о розділу 3

1. Рекомендації дають інструкцію по приготуванню розчину; розглянуто
обладнання, що використовується при виробництві робіт, його основні
характеристики; розглянуто основні критерії технологічного процесу та
технологічні схеми зміцнення бази для різних проектних умов; висвітлено
основні вимоги до безпеки при виробництві робіт.
2. Обґрунтовано властивості ґрунтових бетонних масивів, ін'єкційно
закріплених розчинами КТВ на основі місцевої сировини .
3. Показані технологічні особливості ін'єкційної фіксації структурно
нестабільних ґрунтів. Представлені різні конструктивні схеми ін'єкційної
фіксації ґрунтів будівельних основ розчинами ОТДВ в залежності від типу
фундаменту: переривчасті, стрічкові, тверді і фігурні схеми фіксації ґрунту.
4. Встановлено, що поряд з фізико-хімічними властивостями ґрунтів,
розміри підошви фундаменту (довжина, ширина і висота) також мають значний
вплив на вибір параметрів фіксації ґрунтів основ (радіус фіксації r, відстань між
інжекторами, кут нахилу інжектора) і можливість розміщення інжекторів. Так,
при ширині фундаменту до 2 м інжектори забиваються вертикально, а на більш
ніж 2 м – під кутом або в комбінації.
5. Обґрунтовано міцність і деформаційні властивості ґрунтових бетонних
масивів, що ін'єкційно фіксуються розчинами КТВ. При порівнянні міцності і
деформаційних характеристик контрольних зразків ґрунтового бетону,
отриманих в результаті лабораторних досліджень, і контрольних зразків, взятих
з ґрунту бетонної маси, ін'єкційно зафіксовані в реальних умовах рішеннями КТВ
з тиском розряду до 0,3 МПа, було встановлено, що невідповідність отриманих
даних не перевищує 10 %.
6. Доведено, що найбільш ефективним рішенням для збільшення
щільності лесового ґрунту, зниження його активної пористості і збільшення
міцності контактів між мінеральними частинками є заповнення структури такого
ґрунту ін'єкційними в'яжучими речовинами ОТДВ .
7. Обґрунтовано, що ін'єкційно закріплені розчинами КТВ, зразки бетону
ґрунту характеризуються підвищеною водонепроникністю та
водонепроникністю порівняно з контрольними пробами з лесових ґрунтів.
справа в тому, що при замоченні товсті плівки води мають клиновий вплив на її
структуру. А в ін'єкційно закріплених пробах ґрунтового бетону ознак
руйнування у воді не спостерігалося..
8. З аналізу літературних даних, обґрунтовано що ефективність
використання розчинів ОТДВ для ін'єкційної фіксації лесових ґрунтів, що
забезпечує зниження їх пористості і водопроникності, тим самим підвищуючи
несучу здатність ґрунтів фундаментів будівель і споруд.

97

РОЗДІЛ 4. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧН98Е ОБҐРУНТУВАННЯ СПОСОБІВ
ЗАКРІПЛЕННЯ СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ МАСИВІВ
ПРИ ПРОЕКТУВАННІ ОСНОВ ФУНДАМЕНТІВ БУДІВЕЛЬ ТА
СПОРУД
4.1 Техніко-економічні показники способів закріплення складних
інженерно-геологічних масивів ОТДВ з використанням місцевої сировини

Економічна ефективність використання ін'єкційних складів ОТДВ ,
розроблених в рамках даної роботи, визначалася різницею витрат, понесених за
порівнянну одиницю виконаних робіт (таблиця 4.1). Розрахунок економічної
ефективності результатів досліджень виконаний за допомогою кошторисного
комплексу АВК-7 (3.4.2) у відповідності до діючих нормативних документів
ДСТУ, ДБН.
Розрахунок річного економічного ефекту від використання фундаментних
основ для електрообладнання підстанції при фіксації ін'єкційних сполук ОТДВ
(див. рис. 4.1) при комплексному використанні наповнювача різного генезу
виробляли за наступною формулою, [69] :

Э = (З1 – З2)·В2, (4.1)
де З1 и З2 – витрати на одиницю продукції (1м3 розчину для ін'єкцій),
вироблених за основною і запропонованою технологією, відповідно, грн.;
В2 – річний обсяг робіт за запропонованою технологією в розрахунковому
році.
Економічний ефект за рахунок використання запропонованих розчинів
ОТДВ для ін'єкційної фіксації фундаментів фундаментів склав 2430 грн /м3
ґрунтового бетону .
Економічний ефект від введення ін'єкційних сполук ОТДВ на основі
ультрадисперсних наповнювачів різного генезису на підприємстві ТОВ
«Добробуд» набагато вище, ніж при використанні традиційної пальової
технології і звичайного ін'єкційного складу Mikrodur®.
98

Таблиця 4.1 – Економічна ефективність використання ін'єкційних розчинів ОТДВ
Масив з
Масив з використанням
Характеристики Палі використанням запропонованих
Mikrodur® розчинів ОТДВ
Кількість паль 500 - -
Загальна довжина, пм 5500 - -
Діаметр, мм 200 - -
Обсяг ґрунтобетонних
3 1280 1280
масивів, м -
Вартість 1 пм палі,
грн. 2100 -
Вартість 1 м3
ґрунтобетонного - 8100 5670
масиву, грн.
Загальна вартість
паль, грн. 11 550 000 - -
Загальна вартість
ґрунтобетонних
- 10 368 000 7 257 600
масивів, грн.
Загальна вартість
варіантів, грн. 11 550 000 10 368 000 7 257 600
(перевитра
Економія, %
та на 53 %) 0 30
Тривалість роботи,
міс. 3 1 1
Базові дані (таблиця 4.1) для розрахунку економічної ефективності
використання розчинів для ін'єкцій ОТДВ для зміцнення просідання ґрунтів на
будівельному майданчику розраховується за фактичними даними матеріального
споживання і витрат на оплату праці при їх виробництві на підприємстві ОО
«Добробуд», [69].
На рис. 4.1-4.2 показано Співвідношення загальної вартості варіантів
закріплення геомасивів та тривалості часу на впровадження варіантів
99

закріплення, відповідно.
12 000
11 550
10 000 10 368
8 000 7 258
6 000
4 000
2 000
0
ЗАГАЛЬНА ВАРТІСТЬ ВАРІАНТІВ, ТИС. ГРН.
Палі
Масив з використанням Mikrodur®
Масив з використанням запропонованих розчинів ОТДВ

Рис. 4.1. Співвідношення загальної вартості варіантів закріплення
геомасивів

3
3
2,5
2
1 1
1,5
1
0,5
0
Палі Масив з Масив з
використанням використанням
Mikrodur® запропонованих
розчинів ОТДВ
Тривалість роботи, міс.
Рис. 4.2. Співвідношення тривалості часу на впровадження варіантів
закріплення геомасивів

100

4.2 Економічне обґрунтування ефективності способів закріплення
складних інженерно-геологічних масивів ОТДВ з використанням місцевої
сировини

Відповідно до ДБН А.3.1.-5-96 «Організація будівельного виробництва"
основними техніко-економічними показниками є:
− тривалість робіт, год;
− собівартість робіт, грн;
− рівень механізації робіт, %;
− трудомісткість робіт, люд-год.

Таблиця 4.2 – Вихідні дані для розрахунку
Значення показника
№ по по Обґрунтуванн
Показник Од. вим.
п/п базовому запропонован я
варіанту ій технології
1 2 3 4 5 6
Середньорічний
обсяг робіт з
закріпленню Дані ТОВ
1 м3 6400 6400
структурно «Добробуд»
нестабільних
ґрунтів
Середня
вартість
приготування грн./м3
2 8100 5670 Табл. 4.1
ін'єкційного
розчину ОТДВ

При визначенні вартості 1 м3 бетонного композиту за існуючими і
запропонованими технологіями береться вартість компонентів бетонної
суміші за таблицями 4.3 та 4.4.

101

Таблиця 4.3 – Розрахунок вартості о тримання 1м3 ґрунтового бетону,
закріпленого ін'єкційними розчинами на підприємстві ТОВ «Добробуд»
№ Назва витрат Собівартість 1 м3 Обґрунтування
п/п ґрунтобетону, грн.
Базовий Пропонуємий
варіант варіант
1 2 3 4 5
Сировина та основні
1 5175,9 3623,1 Табл. 4.2
матеріали
2 Енергія всіх видів 664,2 464,9 Дані ТОВ
«Добробуд»
3 737,1 515,9
Основна та
Дані ТОВ
додаткова заробітна
«Добробуд»
плата
4 Витрати на технічне 939,6 657,7
обслуговування та
експлуатацію Дані ТОВ
обладнання 127,8 % від «Добробуд»
зарплати
Цехові витрати (25 % від
5 186,3 130,4
зарплати)
Відрахування на соц.
6 251,1 175,8
страх (34,5 % від
Дані ТОВ
зарплати)
«Добробуд»
7 Загальні витрати цеху 7953,2 5566,8
Загальні витрати (20 %
8 147,4 103,2
від зп)
9 Повна собівартість 8100 5670
На рис. 4.3. покаазано співвідношення вартості отримання 1м3 ґрунтового
бетону, закріпленого ін'єкційними розчинами варіантів.

102

Собівартість 1 м.куб ґрунтобетону, грн.
7953,2
8000
7000 5566,8
6000 5175,9
5000 3623,1
4000
3000
2000 6644,264,9 737,1 9396,6515,9 57,7
1000 1861,330,4 2511,175,8 1471,403,2
0
Базовий варіант Пропонуємий варіант

Рис. 4.3. Співвідношення вартості отримання 1м3 ґрунтового бетону,
закріпленого ін'єкційними розчинами варіантів

Були використані ін'єкційні розчини ОТДВ на основі цементного пилу
наступної рецептури (табл. 4.4). На рис. 4.4. показано співвідношення вартості
рецептур і вартість компонентів розробленого ін'єкційного складу ОТДВ при
закріпленні геомасивів грунту

Таблиця 4.4 – Рецептура і вартість компонентів розробленого
ін'єкційного складу ОТДВ на основі цементного пилу
Компоненти розчину для ін'єкцій ОТДВ
№ Найменування Цементний Добавка
п/п показника Mikrodur® пил (ЦП) Д-5
Співвідношення
1 50,00 47,00 3,00
компонентів ОТДВ , %
2 Компоненти ОТДВ , кг 0,50 0,47 0,03
103

Вартість складових
3 228,00 4,00 120,00
ОТДВ , грн/кг

Добавка Д-5 3 120
Цементний пил 47 4
Mikrodur® 50 228
0 50 100 150 200 250 300
Співвідношення компонентів ОТДВ , % Вартість складових ОТДВ , грн/кг

Рис. 4.4. Співвідношення вартості рецептур і вартість компонентів
розробленого ін'єкційного складу ОТДВ при закріпленні геомасивів грунту

Вартість ін'єкційного складу ОТДВ на основі цементного пилу
визначається за формулою, [69]:

СОТДВ = СMik Mikrodur® + СЦП ЦП + СД Д, (4.2)
де СMik, СЦП и СД – вартість 1 кг Mikrodur®, цементного пилу та добавки
«Д-5», відповідно, грн.;
Mikrodur®, ЦП и Д – кількість мікродура, цементного пилу та добавок «Д-
5» в складі ОТДВ, відповідно, кг.
Вартість цементного пилу СЦП включає витрати на отримання (уловлювання на
цементному заводі) і транспортування її на завод (грн/кг). Тоді вартість 1 кг ОТДВ
складатиме, [69]:

СМКВ = 228·0,5 + 4·0,47 + 120·0,03 = 114 + 1,88 + 3,6 = 119,48 грн/кг.

Таким чином, згідно з таблицями 4.1 - 4.4, економічний ефект від
104

використання составів ОТДВ для закріплення структурно нестабільних
ґрунтів замість традиційно використовуваних составів на основі Мікродура®
буде складати :

∆ = 8100 – 5670 = 2430 грн./м3 (4.3)

Розрахунок річного економічного ефекту:

Э = (З1 – З2)·В2 = (8100 – 5670)·6400 = 15 552 000 грн.

З огляду на те, що зростання цін на імпортну продукцію зростає з кожним
роком, що робить питання імпортозаміщення все більш актуальним, ін'єкційні
рецептури рішень КТВ тільки збільшать їх конкурентні потужності.

Висновки за 4 розділом
1. Виробнича реалізація результатів досліджень здійснювалася на
підприємстві ТОВ «Добробуд». Загальна площа нерухомого ґрунту розчинами
КТВ становила близько 493 м2 тоді як обсяг бетону становив приблизно 1280 м3.
А витрата розчину ОТДВ для фіксації такого обсягу меленої бетонної маси
склала 110 м3, з його середньою витратою на свердловину – 0,4 м3. Економічна
доцільність переходу на використання ін'єкційних розчинів ОТДВ на основі
ультрадисперсного наповнювача різного генезу замість імпортних композицій
Мікродура® як при фіксації фундаментів фундаментів новобудов, а також
зміцнення існуючих будівель і споруд.
2. Встановлено, що економічний ефект від реалізації результатів робіт, а
це 2430 грн за 1 м3 стаціонарного ґрунтового бетону, досягається за рахунок
зменшення споживання імпортної складової розчину для ін'єкцій шляхом його
заміни. активований наповнювач вторинного походження та використання
хімічних модифікаторів у Mikrodur® за дисперсністю є наступні матеріали:
цементний пил, карбонатне борошно, отримане помелом вапнякової породи, та
мікрокремнезем. Однак слід зазначити, що при правильному доборі складу
розчину кожен із цих матеріалів може бути використаний для ОТДВ .
3. У разі невідповідності значення питомої поверхні наповнювача
необхідним показникам, то їх піддають додатковому помелу у роликовому та
кульовому млинах протягом часу, необхідного для отримання потрібного
значення.

105

ЗАГАЛЬ НІ ВИСНОВКИ

1. Сучасний стан будівельної науки, конструкторської та технологічної бази
дають широкий вибір для перетворення складних інженерно-геологічних умов у
різний спосіб, які дозволяють збільшити несучу здатність основ, зменшити їх
деформованість і в окремих випадках водопроникність. Завдяки таким заходам
вдається відмовитися від застосування складних та дорогих робіт із зміцнення
основ та фундаментів будівель та споруд. Іноді такі методи виявляються єдино
прийнятними під час реконструкції будинків та споруд, соціальній та у обмежених
умовах будівництва.
2. На відміну від методів ущільнення, ін'єкційна фіксація ґрунтів не має
значного впливу на їх структуру. Під час ін'єкційної фіксації введені сполуки
утворюють міцні структурні зв'язки в ґрунтовому масиві, зовнішнього середовища,
особливо зменшуючи вологість. Крім того, в порівнянні з традиційними методами,
методи ін’єкційного ущільнення основ мають найширший діапазон нерухомих
ґрунтів з КФ від 0,1 до 80 м / добу, дозволяють отримати ґрунтові геомасиви з
високими показниками міцності, що дає можливість забезпечити стабілізація
деформацій фундаментів будівель і споруд і усунення їх осаду.
3. Обґрунтовано дослідження властивості ґрунтових бетонних масивів,
ін'єкційно закріплених розчинами ОТДВ на основі місцевої сировини .
4. Показано обґрунтування технологічних особливостей ін'єкційної
фіксації структурно нестабільних ґрунтів. Представлені різні конструктивні
схеми ін'єкційної фіксації ґрунтів будівельних основ розчинами ОТДВ в
залежності від типу фундаменту: переривчасті, стрічкові, тверді і фігурні схеми
фіксації ґрунту.
5. Обґрунтовано, що поряд з фізико-хімічними властивостями ґрунтів,
розміри підошви фундаменту (довжина, ширина і висота) також мають значний
вплив на вибір параметрів фіксації ґрунтів основ (радіус фіксації r, відстань між
інжекторами л, кут нахилу інжектора) і можливість розміщення інжекторів.
Так, при ширині фундаменту до 2 м інжектори забиваються вертикально, а на
більш ніж 2 м– під кутом або в комбінації.
6. При порівнянні міцності і деформаційних характеристик контрольних
зразків ґрунтового бетону, отриманих в результаті лабораторних досліджень, і
контрольних зразків, взятих з ґрунту бетонної маси, ін'єкційно зафіксовані в
реальних умовах рішеннями ОТДВ з тиском розряду до 0,3 МПа, було
встановлено, що невідповідність отриманих даних не перевищує 10 %.
7. Обґрунтовано структурні властивості залізобетонних масивів, що
ін'єкційно фіксуються розчинами ОТДВ - пористість, водонепроникність,
водостійкість та інші показники ґрунтового бетону.
8. Обґрунтовано, що найбільш ефективним рішенням для збільшення
106

щільності лесового ґрунту, зниження його активної пористості і збільшення
міцності контактів між мінеральними частинками є заповнення структури такого
ґрунту ін'єкційними в'яжучими речовинами ОТДВ .
9. Обґрунтовано експериментальні дослідження ефективності
використання розчинів ОТДВ для ін'єкційної фіксації лесових ґрунтів, що
забезпечує зниження їх пористості і водопроникності, тим самим підвищуючи
несучу здатність ґрунтів фундаментів будівель і споруд.
10. Рекомендації дають інструкцію по приготуванню розчину; розглянуто
обладнання, що використовується при виробництві робіт, його основні
характеристики; розглянуто основні критерії технологічного процесу та
технологічні схеми зміцнення бази для різних проектних умов; висвітлено
основні вимоги до безпеки при виробництві робіт.
11. Обґрунтовано властивості ґрунтових бетонних масивів, ін'єкційно
закріплених розчинами КТВ на основі місцевої сировини .
12. Показані технологічні особливості ін'єкційної фіксації структурно
нестабільних ґрунтів. Представлені різні конструктивні схеми ін'єкційної
фіксації ґрунтів будівельних основ розчинами ОТДВ в залежності від типу
фундаменту: переривчасті, стрічкові, тверді і фігурні схеми фіксації ґрунту.
13. Встановлено, що поряд з фізико-хімічними властивостями ґрунтів,
розміри підошви фундаменту (довжина, ширина і висота) також мають значний
вплив на вибір параметрів фіксації ґрунтів основ (радіус фіксації r, відстань між
інжекторами, кут нахилу інжектора) і можливість розміщення інжекторів. Так,
при ширині фундаменту до 2 м інжектори забиваються вертикально, а на більш
ніж 2 м – під кутом або в комбінації.
14. Обґрунтовано міцність і деформаційні властивості ґрунтових
бетонних масивів, що ін'єкційно фіксуються розчинами КТВ. При порівнянні
міцності і деформаційних характеристик контрольних зразків ґрунтового бетону,
отриманих в результаті лабораторних досліджень, і контрольних зразків, взятих
з ґрунту бетонної маси, ін'єкційно зафіксовані в реальних умовах рішеннями КТВ
з тиском розряду до 0,3 МПа, було встановлено, що невідповідність отриманих
даних не перевищує 10 %.
15. Доведено, що найбільш ефективним рішенням для збільшення
щільності лесового ґрунту, зниження його активної пористості і збільшення
міцності контактів між мінеральними частинками є заповнення структури такого
ґрунту ін'єкційними в'яжучими речовинами ОТДВ .
16. Обґрунтовано, що ін'єкційно закріплені розчинами КТВ, зразки
бетону ґрунту характеризуються підвищеною водонепроникністю та
водонепроникністю порівняно з контрольними пробами з лесових ґрунтів.
справа в тому, що при замоченні товсті плівки води мають клиновий вплив на її
структуру. А в ін'єкційно закріплених пробах ґрунтового бетону ознак
107

руйнування у воді не спостерігалося.
17. З аналізу літературних даних, обґрунтовано що ефективність
використання розчинів ОТДВ для ін'єкційної фіксації лесових ґрунтів, що
забезпечує зниження їх пористості і водопроникності, тим самим підвищуючи
несучу здатність ґрунтів фундаментів будівель і споруд.
18. Встановлено, що економічний ефект від реалізації результатів робіт, а
це 2430 грн за 1 м3 стаціонарного ґрунтового бетону, досягається за рахунок
зменшення споживання імпортної складової розчину для ін'єкцій шляхом його
заміни. активований наповнювач вторинного походження та використання
хімічних модифікаторів у Mikrodur® за дисперсністю є наступні матеріали:
цементний пил, карбонатне борошно, отримане помелом вапнякової породи, та
мікрокремнезем. Однак слід зазначити, що при правильному доборі складу
розчину кожен із цих матеріалів може бути використаний для ОТДВ .

108

СПИСОК ВИКОРИСТ АНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Крутов, В. І. Влаштування підземних поверхів на просадних та насипних
ґрунтах / В. І. Крутов, Ю. А. Багдасаров // Основи, фундаменти та механіка
ґрунтів. - 2005, № 5. - С. 22-27.
2. Соколов, В. Н. Проблема лесів / В. Н. Соколов // Соросівський освітній
журнал. - 1996. - №9. - 93 с.
3. Іллічов, В. А. Геотехнічні проблеми в підземному будівництві міста / В.
А. Іллічов // Підстави, фундаменти та механіка ґрунтів. - 2004. - №4. - С. 21.
4. Aleynikov S.M., Ikonin S.V. Prevention of nonuniform settlement of
foundations II Building Research J., 1996 - Vol. 44. - №2. – P. 69-89.
5. Інженерна геологія. Механіка ґрунтів, основи і фундаменти: Підручник /
М. Л. Зоценко, В. І. Коваленко, А. В. Яковлєв, О. О. Петраков, В. Б. Швець, О. В.
Школа, С. В. Біда, Ю. Л. Винников. – Полтава: ПНТУ, 2003. – 446 с.: іл
6. Цитович, Н. А. Механіка ґрунтів: Короткий курс. / Н. А. Цитович. -8-е
вид., Перероб. та дод. - К.: Будвидав, 2014. - 288 с.
7. Арсан, А. Удосконалення технології посилення ґрунтів основ
фундаментів будівель та споруд : дис. … канд. техн. наук: 05.23.05 / Арсан Арсан.
- Харків, 2005. - 189 с.
8. ДБН В.2.1-10:2018 «Основи і фундаменти будівель та споруд. Основні
положення».
9. П'янков, С. А. Механіка ґрунтів: навчальний посібник / С. А. П'янков, З.
К. Азізов, 2008. - 103 с
10. ДСТУ Б В.2.1-3-96. (ГОСТ 30416-96). Ґрунти. Лабораторні
випробування Загальні засади.
11. Денисов, Н. Я. Будівельні властивості лесів та лісоподібних суглинків /
Н. Я. Денисов. - К.: Держ. вид. будує, і арх., 1957 – 153 с.
12. ДСТУ-Н Б В.1.1-39:2016 «Настанова щодо інженерної підготовки
ґрунтової основи будівель і споруд».
13. ДСТУ 9275.1:2024 «Настанова з виконання інженерних вишукувань для
будівництва. Частина 1. Інженерно-геологічні вишукування».
14. Богів, С.Г. Дослідження властивостей ін'єкційних розчинів на основі
цементу для якісного закріплення ґрунтів. / С. Г. Богов, І. А. Заспєвалов //
Реконструкція міст та геотехнічне будівництво. - 2000. - № 2.
15. Абакумов, А. В. Властивості та застосування високопроникних
цементних тампонажних розчинів (ВЦР) / А.В. Абакумов// Будівельні матеріали. -
1997. - № 5. С. 21-23.
16. Аргал, Е. С. Застосування нового матеріалу для цементації швів
бетонної греблі з малим розкриттям: наукове видання / Е. С. Аргал, В. М.
Корольов, В. А. Ашихмен // Гідротехн. стр-во. – 2009. – N 9. – С. 13-20.
109

17. Інженерна геологія (з основам и геотехніки): підручник для студенів
вищих навчальних закладів / кол. авт.; за заг. ред. проф. В. Г. Суярка. – Харків:
Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2019. – 278 с.
18. Удодов, С. А. Розробка легких бетонних сумішей, що
самоущільнюються / С. А. Удодов, В. В. Бичков, О. А. Бичкова // Якість
будівельних матеріалів, виробів і конструкцій: матеріали всеросійської науково-
технічної конференції. – ДІІТ: 2013, с. 96-100.
19. Ісаєв, В. С. Особливості виконання робіт при газовій силікатизації
ґрунтів / В. С. Ісаєв, В. Ю. Зеленський // Підстави, фундаменти та механіка
ґрунтів. - 1981. - № 6. - С. 7-97.
20. Пантюшина, Є. В. Лісові ґрунти та інженерні методи усунення їх
просадних властивостей / Є. В. Пантюшина // Повзунівський вісник. - 2011. - № 1.
- 127-130 с.
21. Форссблад, Л. Вібраційне ущільнення ґрунтів та основ/Л. Форссблад;
[Пер. з англ. І.В. Гагаріна]. – К..: Транспорт, 1987. -191 с.
22. Мінаєв, О.П. Важка вібраційна ковзанка для ущільнення ґрунтів основ
/О.П.Мінаєв//Транспортне будівництво. - 2015. - №2. – С. 29-31.
23. А.с. 1020479 СРСР. МКІ Е 01 З 19/34. Вібротрамбування/В.А. Шилков та
ін. – Заявл. 05.01.82; опубл. в Б.І., 1983 № 20.
24. Інструкція з поверхневого ущільнення ґрунтів основ будівель та
промислових споруд важкими трамбовками: СН31-58.-М.,1959. - 30 с.
25. Сваровський, В.М. Досвід Головзапбуду Мінбуду СРСР з
індустріалізації робіт при зведенні фундаментів на ущільнених ґрунтах та у
витрамбованих котлованах/В.М. Сваровський// Організація та технологія
будівельного виробництва: експрес-інформ. Сер.1. – 1983. – Вип. 5. - 28 с.
26. Пат. 2205908 Франція, МКІ Е 02Д 3/10 Е 02Д 27/00. Procedure pour
consolidation des terrains de foundation et dispositif pour la mise en oruvre du proced.
Memard Louis. - №72.39009. – Заявл. 3.11.1972; опубл. 31.05.1974.
27. Dynamic Consolidation/The Menard Group//Centre Geotechique de Paris. -
1979. –19 p.
1. Chu, J., Varaksin, S., Klotz, U., Menge, P. State of Art Report: Construction
Processes. 17 International Conference on Soil Mechanics and Geotechical Engineering
: TC17 meeting ground improvements, Alexandria, Egypt, 2009, 7 October, 130.
2. Hamidi, B., Varaksin, S., Nikraz, H. Predicting Soil Parameters by Modeling
Dynamic Compaction Induced Subsidence. 6th Australasian Сongress on Applied
Mechanics (ACAM6), Perth, Australia, 2010, 12-15 December, Paper 1150.
3. Hamidi, B., Yee, K., Varaksin, S., Nikraz, H., Wong, L. T. Ground
Improvement in Deep Waters Using Dynamic Replacement. 20th International Offshore
and Polar Engineering Conference, Beijing, 2010, 20-26 June 2010, 848-853.
110

4. Hamidi, B., Varaksin, S., N ikras, H. Predicting Menard Modulus using
Dynamic Compaction Induced Subsidence. International Conference on Advances in
Geotechnical Engineering (ICAGE), Perth, 2011, 7-11 November 2011, 221-226.
5. Varaksin, S., Hamidi, B. Pressuremeter for Design and Acceptance of
Challendinng Ground Improvement Works. 18th International Conference on Soil
Mechanics and Geotechnical Works (18th ICSMGE), Parallel session: ISP6 – Pressio
2013, Paris, 2 - 6 Septemeber.
6. Yodecke, H.-I. Dergezielte Einsart der Dynamishen Konsolidation sur
Baugrubdver- dichtung// Die Bautechnik, Berlin. – 1980. - Apr., H.4 – S.109-116.
7. Hanspach, P., Mack, K.-L., Marinecku, C. Dynamiche. Intensivver dichtung.
Verfahren sur Verbesserung der Izagfahidkeit des Baugrundes und zur Reduzierung
seiner setznden // Bauplan–Bautechn, 1982. - B.36, №10. - S. 440-442.
8. Brandl, H., Sadgorski, W. Dynamic stresses in soils caused by falling
weights// Proceeding of the 1-th International Conferens on Soil Mechanics and
Foundation Energinеering, Tokyo. – 1977. - Vol. 2. - P.187-194.
9. Інтенсивне ударне ущільнення слабких ґрунтів основ енергетичних
споруд/Ю.К. Зарецький, В.І. Вуцель, М.Ю. Гаріцелов та ін// Енергетичне
будівництво. – 1987.- №2. - С. 39-42.
10. Ущільнення просадних ґрунтів надважким трамбуванням на
будівництві лікарняного комплексу / І.Г Рабінович, Ю.А. Багдасаров, Н.І. Руденко
та ін// Підстави, фундаменти та механіка ґрунтів. – 1991. – №1. - С. 2-4.
38. Семененко, А.І. Ударне ущільнення лесових просадних ґрунтів
способом послідовного підвищення контактних тисків: автореф. дис. … канд.
техн. наук/А.І. Семененко - 1986. - 17 с.
39. А.с. № 126803 СРСР, МКІ Е 02Д 3/12. Влаштування вібраційної дії для
глибинного ущільнення водонасичених грунтів/П.Д. Лобасів. - Пріоритет
03.06.1959
40. Пат. України № 2044830, МКІ Е 02Д 3/12. Спосіб глибинного
віброущільнення дрібнозернистих водонасичених ґрунтів та пристрій для його
здійснення/ Дудлер І.В., Кушнір С.Я., Нарбутік С.В. - Пріоритет 22.04.92 р.
41. Зубков, В.М. Спосіб глибинного ущільнення піщаних основ/В.М.
Зубков, О.Д. Ковалевський, В.М. Анісімов// Підстави, фундаменти та механіка
грунтів. - 1983. - № 2. - С. 6-7.
42. Досвід гідровіброущільнення пухких піщаних ґрунтів та будівництва на
них/Г.Р. Бейтніш, Б.А. Булгаков, В.В. Цельмінш та ін.// Підстави, фундаменти та
механіка ґрунтів. - 1988. - № 5. - С.3-5.
43. Ущільнення пісків Асуанської греблі глибинними вібраторами// Тр. ЛПІ.
– 1959. – (Питання проектування високих гребель).
44. Ломіді, Г.М. Електроіскровий метод ущільнення ґрунтів/Г.М. Ломіді,
Я.Л. Гільман // Гідротехнічне будівництво. - 1962. - № 6.
111

45. Нгуєн, Куанг Хінг. Методика в ибору оптимальних фундаментів
висотних будівель в умовах м. Хошимина: автореф. дис... канд. техн. наук :
05.23.02 / Нгуен Куанг Хінг. - 2008. - 169 с.
46. Shvets, V. B. Prognosis of foundations under load increasing in time and
cyclic / V. B. Shvets, V. G. Shapoval, S. P. Candzuba, S. O. Popovichenko //
Theoretical Foundations в Civil Engineering. - Warsaw, 1994. - PP. 221-225.
47. Харченко, І. Я. Склади ОТДВ для ін'єкційного закріплення ґрунтів з
комплексним наповнювачем різного генези / І. Я. Харченко, С-А. Ю. Муртазаєв,
М. С. Сайдумов // Екологія та промисловість. – 2015. – №3. - С.48-52.
48. Муртазаєв, С.-А. Ю. Особливості застосування особливо
тонкодисперсної речовини (ОТДВ) типу «Мікродур» для ін'єкційного закріплення
ґрунтів/С.-А. Ю. Муртазаєв, А. З. Абуханов, С-М. К. Хубаєв // Матеріали
науково-практичної конференції «Наука та освіта: стан та перспективи». -
Вільнюс: 2011. - С. 187-191.
49. Bishop A., Lownbery H. Creep characteristics of 2 undictrubed clays. Proc. 7-
th ICSMFE, V.I. – Mechico, 1999. – PP. 29-37.
50. Massarsch, K. R. Deformation properties of fine-grained soils from seismic
tests. Keynote lecture / Massarsch, K. R. // International Conference on Site
Characterization, ISC'2, 19 - 22 Sept. 2004, Porto, 14 p.
51. Пілягін, А. В. До питання визначення розрахункового опору основ
будівель з підвалами / А. В. Пілягін, В. В. Міхєєв // Підстави, фундаменти та
механіка ґрунтів. - 2002. - №2. Шадунц, К. Ш. До розрахунку будівель та споруд
на складних нерівномірно стисливих підставах / К. Ш. Шадунц, М. Б. Мариничев
// Підстави, фундаменти та механіка ґрунтів. - 2003. - №2.
52. Дежина, І. Ю. Розрахунок лесових основ з деформацій з урахуванням
пружнопластичних властивостей ґрунту / І. Ю. Дежина // Підстави, фундаменти та
механіка ґрунтів. - 2005. - №1.
53. ДСТУ 9275.1:2024 «Настанова з виконання інженерних вишукувань для
будівництва. Частина 1. Інженерно-геологічні вишукування».
54. Байбурін, А. Х. Посилення методом цементації основи стрічкового
фундаменту будівлі торговельного комплексу [Текст]/А. Х. Байбурін, Є. Н.
Серебренникова, Д. В. Куличкін, Д. А. Байбурін // Вісник ПДАБА. Серія
«Будівництво та архітектура». 2015, тому 15, № 1, С. 18-24.
55. Кугушева, І. В. Методика та результати закріплення ґрунтів основ
історичних споруд [Текст] / І. В. Кугушева // Інженерні дослідження. -2009. - № 1.
- С. 58-61.
56. Irrgang, D. et al. Improving the Early Age Strength of Eco-Efficient Mortar
with Low Clinker Content Considering Binder Granulometry and Chemical Additives
[Електронний ресурс] / D. Irrgang, et al. // Materials. — 2024. — Vol. 17, No. 18. —
Режим доступу: https://www.mdpi.com/1996-1944/17/18/4509
112

57. Sekulic, L., Hadjiloo, E., Cerek , K., Grabe, J., et al. Experimental dataset of
triaxial tests with cemented sand [Електронний ресурс] / L. Sekulic, E. Hadjiloo, K.
Cerek, J. Grabe // Geotechnik und Baubetrieb B-5. — 2025. — DOI:
https://doi.org/10.15480/882.14959
58 Yakovlev, G. I., Drochytka, R., Skripkiūnas, G., Urkhanova, L., Polyanskikh,
I., Pudov, I., Karpova, E., Saidova, Z., Elrefai, A. E. M. Effect of Ultrafine Additives on
the Morphology of Cement Hydration Products [Електронний ресурс] / G. I.
Yakovlev, R. Drochytka, et al. // Crystals. — 2021. — Vol. 11, Iss. 8, Article 1002. —
DOI: https://doi.org/10.3390/cryst11081002
59. Dataset (cemented sand + Mikrodur) — Experimental dataset of triaxial tests
with cemented sand [Електронний ресурс] / L. Sekulic, et al. // DOI:
https://doi.org/10.15480/882.14959
60. ДБН В.1.1-5:2000 «Будинки і споруди на просідаючих ґрунтах»
61. Shareef, A. H., Al-Neami, M. A., Rahil, F. H. Some of the Field and
Laboratory Studies on Grouting Properties for Weak Soils: A Review [Електронний
ресурс] / A. H. Shareef, M. A. Al-Neami, F. H. Rahil // International Journal of
Intelligent Systems and Applications in Engineering. — 2023. — Режим доступу:
https://ijisae.org/index.php/IJISAE/article/view/2759
62. Zekhniev, F. F., Vnukov, D. A., Korpach, A. I. Soil Bases Improvement by
Using Deep Soil Mixing Technology [Електронний ресурс] / F. F. Zekhniev, D. A.
Vnukov, A. I. Korpach // Construction and Geotechnics. — 2017. — Vol. 8, No. 4. —
Режим доступу: https://ered.pstu.ru/index.php/CG/article/view/843 — DOI:
https://doi.org/10.15593/2224-9826/2017.4.12
63. Andriansyah, A., Afriani, L., Kusumastuti, D. I., Wahono, E. P. Evaluation of
Soil Replacement and Cement Grout Injection in Soil Settlement [Електронний ресурс]
/ A. Andriansyah, L. Afriani, D. I. Kusumastuti, E. P. Wahono // Journal of
Sustainability Science and Technology. — 2021. — Vol. 1, No. 2, P. 21–28. — DOI:
https://doi.org/10.23960/josst.v1i2.9
64. Mechanical properties of stabilized soil: study on recovered field samples
from deep stabilization sites [Електронний ресурс] // Transport Geotechnics
(Elsevier). — 2025. — P. 101540. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2025.101540
65. Zhao, K., Wong, L. N. Y. A review of cement-soil in engineering geological
applications: mixing mechanisms, mechanical behavior, and constitutive models
[Електронний ресурс] / K. Zhao, L. N. Y. Wong // Bulletin of Engineering Geology
and the Environment. — 2025. — Vol. 84, Article 637. — Режим доступу:
https://link.springer.com/article/10.1007/s10064-025-04659-4
66. Improving the Performance of Soil Using Sustainable Geopolymer
[Електронний ресурс] / Alaa Salim, A. H. J. Al-Rkaby // Konstruksi: Publikasi Ilmu
Teknik, Perencanaan Tata Ruang dan Teknik Sipil. — 2024. — DOI:
https://doi.org/10.61132/konstruksi.v2i4.498
113

67. Evaluation of soil stabilisation o f expansive clay by combined use of lime,
cement and silica fume [Електронний ресурс] / Liu et al. // Applied Sciences. — 2023
(Case study of grouting for expansive soil). — Режим доступу:
https://www.mdpi.com/2076-3417/13/1/436
68. Modified Additive for Soil Stabilization by Deep Cementation [Електронний
ресурс] // Buildings (MDPI). — 2024. — Vol. 15, No. 19, Article 3607. — Режим
доступу: https://www.mdpi.com/2075-5309/15/19/3607
69. ДСТУ Б Д.1.1-7:2013«Правила визначення вартості проєктно-
вишукувальних робіт»

114

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets