30.10 2026

Iргетас астындағы жасырын жер асты қуыстарын жою: ғылыми көзқарас және инъекциялық технологияларды қолдану тәжірибесі

КІРІСПЕ: ҚАЛАЛЫҚ АУМАҚТАРДАҒЫ КӨЗГЕ КӨРІНБЕЙТІН ГЕОТЕХНИКАЛЫҚ ҚАУІП

Тұрғын үйлер мен қоғамдық ғимараттардың іргетасы астындағы жер асты кеңістігі әрдайым біртекті әрі тұрақты бола бермейді. Қазіргі геотехникадағы ең қауіпті және алдын ала болжау қиынға соғатын күрделі мәселелердің бірі — іргетас табанының астында кенеттен пайда болатын немесе қайта белсенділенетін жер асты қуыстары болып табылады.

Бұл мәселе Қазақстан мен бүкіл Орталық Азияның құрылыс саласы үшін нақты инженерлік-геологиялық факторларға байланысты өте өзекті:

1. Отырғыш лесс тәрізді топырақтар. Алматы, Шымкент, Тараз және Ташкент қалаларының тау бөктеріндегі аймақтарында шаңды-сазды топырақ қабаттары кең таралған. Су құбырлары немесе кәріз жүйелерінің апатты жағдайда жарылуы салдарынан топырақ суланған кезде оның ішкі құрылымы жылдам бұзылып, топырақ бөлшектері шайылып кетеді. Нәтижесінде көлемді суффозиялық қуыстар пайда болады.
2. Жоғары сейсмикалық қауіп. Тянь-Шань таулары маңындағы сейсмикалық аймақтарда динамикалық тербелістер жер астындағы жасырын қуыстардың күмбездерін лезде опырып, көтергіш құрылымдардың кенеттен тұрақтылығын жоғалтуына әкеп соғады.
3. Қалалық тығыз құрылыс. Қалалардың тарихи орталықтарындағы іргетастардың астында бұрыннан қалған ескі жертөлелер, қоймалар, дренаждық галереялар немесе пайдаланылмайтын инженерлік коммуникация арналары жасырынып жатуы жиі кездеседі.
4. Гидрогеологиялық тербелістер. Жер асты сулары деңгейінің маусымдық көтерілуі мен түсуі грунт бөлшектерінің механикалық және химиялық тұрғыда шайылуын үдетіп, қауіпті үңгірленулер мен бос орындар қалыптастырады.

Мұндай қуыстарды жоюдың дәстүрлі тәсілдері — еденді бұзу, топырақты механикалық жолмен қазып шығару, оны қабаттап тығыздау немесе ауыр цемент-құм ерітіндісімен құю — көбінесе жарамсыз. Бетон мен цемент әлсіреген төсеніш топырақ қабаттарына орасан зор қосымша статикалық жүктеме түсіреді, қатаю үшін апталап уақыт алады, қатаю барысында шөгеді және қуыс күмбезінің астында бос саңылаулар қалдырады.

Бұл физикалық-механикалық шектеулерді жоюдың заманауи шешімі ретінде аралас инженерлік әдіс табылды: қуыс көлемін аса жеңіл түйіршікті материалмен толтырып, оның үстіне жоғары қысыммен тез кеңейетін полимерлі шайырды айдау (инъекциялау).

МӘСЕЛЕНІҢ МЕХАНИКАСЫ: ҚУЫС КҮМБЕЗІ НЕГЕ ҚҰЛАЙДЫ?

Жер астындағы кез келген бос кеңістік грунт массивінің табиғи кернеулік күйін бұзады. Белгілі бір уақытқа дейін қуыстың үстінде табиғи кернеусіздену күмбезі қалыптасып тұрады: топырақ бөлшектерінің өзара ілінісуі мен ішкі үйкеліс күші қазбаның үстіндегі жынысты ұстап тұрады.

Алайда бұл тұрақтылық сыртқы факторлардың әсерінен оңай бұзылады:

— Қайта жаңғырту, қосымша қабаттар салу немесе салмақты жабындарды орнату кезінде тұрақты жүктеменің артуы;

— Ауыр көлік қозғалысынан, құрылыс жұмыстарынан немесе сейсмикалық серпілістерден пайда болатын тербелістер;

— Топырақтың ылғалдануы салдарынан ілінісу күшінің төмендеуі.

Жанама кернеулер топырақтың беріктік шегінен асқан кезде, күмбездің бекітуші бөлігінен жыныстар біртіндеп төменге құлай бастайды. Қуыс жоғары қарай жылжып, іргетас жобалық тірегінен айырылады. Бұл ғимараттың біркелкі емес шөгуіне алып келіп, көтергіш қабырғаларда қауіпті диагональды жарықтардың пайда болуына түрткі болады.

АРАЛАС ТОЛТЫРУ ТЕХНОЛОГИЯСЫНЫҢ НЕГІЗДЕРІ

Бұл әдіс өзара үйлесімді екі арнайы компонентті бөлек қолдануға негізделген: жеңіл минералды қаңқа және жоғары реактивті полиуретанды жүйе.

Бірінші компонент: нақты іріктелген фракциядағы керамзит қиыршықтасы.

Бұл материалдың үйінді тығыздығы текше метріне небәрі 300-ден 500 килограмға дейінгі аралықты құрайды. Салыстыру үшін айтсақ, стандартты топырақ немесе ауыр бетонның тығыздығы текше метріне 1800-ден 2400 килограмға дейін жетеді. Керамзит қуыстың ішіне иілгіш жеңдер арқылы құрғақ пневматикалық тәсілмен үрленіп беріледі. Ол қазбаның түбіне біркелкі жайылып, төсеніш қабаттарға айтарлықтай салмақ түсірмейтін мықты әрі тығыздалған жеңіл қабат жасайды.

Екінші компонент: тез кеңейетін екі компонентті полимерлі шайыр.

Төселген керамзит қабатының жоғарғы бөлігіне шағын металл инъекциялық түтіктер орнатылады. Жоғары қысымды насос станциясы арқылы жүйеге полимерлік құрам айдалады. Компоненттер түйіскен сәтте химиялық реакция басталып, полимер бастапқы көлемінен 20-дан 30 есеге дейін тез ұлғаяды.

Бұл үдерісте бір мезгілде үш негізгі міндет орындалады:

1. Керамзит түйіршіктерінің арасындағы кеңістік толтырылып, жоғары беріктікке ие тұтас полимербетон монолиті түзіледі.
2. Бақыланатын радиалды кеңею есебінен шайыр топырақтың барлық ұсақ жарықтарына, қуыстарына және кедір-бұдырларына еніп, саңылауларды толық жабады.
3. Қуыс күмбезіне бағытталған күшті кергіш қысым пайда болады. Кеңейген полимер үстіңгі топырақ қабатына тіреліп, босап қалған массивті сенімді түрде бекітеді және топырақтың салбырап тұруын түпкілікті жояды.

Нәтижесінде біртұтас жеңіл әрі қатты тірек массиві құрылады. Ол ғимараттан түсетін жүктемені қуыстың түбіне толықтай таратады, осылайша топырақ күмбезінің көтергіштік қызметін толық өз мойнына алады.

ҚОЛДАНБАЛЫ ИНЖЕНЕРЛІК ЖОБА: ТҰРҒЫН ҮЙ ТАБАНЫН ТҰРАҚТАНДЫРУ

Бұл әдістің тиімділігі еңіс жерде орналасқан, цокольді қабаты бар 4 қабатты тұрғын үйдің астындағы қауіпті қуыстарды жою кезінде іс жүзінде дәлелденді.

Бастапқы жағдай:

Ғимаратты пайдалану және бұрынғы қайта жоспарлау жұмыстары кезінде үйдің астында кең көлемді жер асты қазбалары жасалған. Олар тіпті сыртқы қабырғалардың деңгейінен асып кеткен. Қуыс төбесінен жер бетіне дейінгі топырақ қабатының қалыңдығы шамамен 2 метрді құрады. Жөндеу жұмыстары кезінде күмбездің бір бөлігі опырылып түсіп, үйдің бұрышында опырылу қаупі туындады. Анықталған бос кеңістіктің жалпы көлемі 48 текше метрге жетті.

Жұмысты орындау кезеңдері:

1-қадам. Көлемді пневматикалық толтыру.

Шағын технологиялық саңылаулар арқылы компрессордың көмегімен қуыс ішіне 48 текше метр керамзит үрлеп енгізілді. Бұл жұмыс ауыр техникасыз және ғимарат ішінде шаң-тозаңсыз, өте таза әрі жылдам атқарылды.

2-қадам. Инъекциялық түтіктерді орнату.

Керамзит қабаты мен құлау қаупі бар топырақ күмбезінің түйіскен аралығына диаметрі 10-нан 12 миллиметрге дейінгі жіңішке металл түтіктер қойылды.

3-қадам. Кеңейетін шайырды қысыммен айдау.

Орнатылған түтіктер арқылы мамандар 500 килограмм полимерлік құрамды айдады. Шайыр керамзит түйіршіктерінің арасында бірден көпіршіктеніп кеңейіп, үстіңгі қабатты берік монолитке айналдырды және қуыс төбесін мықтап керіп тастады.

4-қадам. Нақты уақыттағы геодезиялық бақылау.

Барлық инъекциялау барысында инженерлер дәлдігі 0,1 миллиметрлік лазерлік нивелирлер арқылы ғимарат қабырғаларының биіктік белгілерін үздіксіз бақылап отырды. Бұл құрылымдардың қисаюын немесе рұқсат етілмеген көтерілуін толықтай болдырмады.

Нәтиже:

Көлемі 48 текше метр болатын үлкен қуысты толтыру және іргетасты нығайту жұмыстары небәрі 1 жұмыс күні ішінде толық аяқталды. Тұрғындарды көшіру қажет болған жоқ, ал ғимаратты пайдалану бір сәтке де тоқтатылмады.

ДӘСТҮРЛІ ЦЕМЕНТТЕУ ӘДІСІМЕН САЛЫСТЫРУ

Іргетас астындағы қуыстарды толтыруда полимерлі-минералды технология дәстүрлі тәсілдермен салыстырғанда айқын артықшылықтарды көрсетеді:

— Негіз топырақтарына түсетін жүктеме:

Цементтеу кезінде қоспаның әр текше метрі шамамен екі тонна тартады, бұл әлсіз топырақтың қосымша шөгуіне себеп болады. Керамзит пен полимер қосындысының салмағы бір текше метрге 400 килограмнан аспайды.

— Қатаю кезіндегі материалдың қасиеті:

Цемент ерітіндісі қатқанда 2-3 пайызға дейін көлемін жоғалтып шөгеді, нәтижесінде күмбездің астында міндетті түрде бос қуыс қалып қояды. Кеңейетін полимер керісінше көлемін ұлғайтып, күмбезді саңылаусыз нығыздайды.

— Беріктік жинау жылдамдығы:

Бетон толық жобалық беріктікке жету үшін 7-ден 28 күнге дейін күтімді талап етеді. Полимерлі композит инъекция аяқталғаннан кейін 15–30 минут ішінде жүктемені көтеруге 100 пайыз дайын болады.

— Суға төзімділік:

Бекіп үлгермеген цемент ерітіндісі жер асты суларымен оңай шайылып кетеді. Полиуретанды шайырлар гидрофобты келеді, суға ерімейді және қосымша берік гидрооқшаулағыш тосқауыл жасайды.

— Құрылыс алаңын ұйымдастыру:

Бетондау кезінде ауыр бетон араластырғыштар, бетон сорғылары мен шаю орындары қажет. Полимерлік инъекцияға арналған жабдықтар толықтай автономды және шағын көліктің шанағына еркін сыяды.

ҚАЗАҚСТАН ЖӘНЕ ОРТАЛЫҚ АЗИЯ ҮШІН ӨЗЕКТІЛІГІ

Бұл әдісті аймақтың табиғи және топырақ ерекшеліктеріне бейімдеу келесі артықшылықтарды береді:

1. Лесстердегі суффозиядан қорғау. Жеңілдетілген монолитті массив суланған әлсіз топырақты таптап тастамай, шайылған орындарды қауіпсіз жояды.
2. Сейсмикалық толқындарды бәсеңдету. Жер сілкінісі кезінде тұтас ауыр бетон шойтастары кернеу шоғырланатын қатты нүктеге айналып, іргетасты сындырып жіберуі мүмкін. Полимерлі-минералды құрылым оңтайлы серпімділікке ие: ол тербелістерді өшіреді және топырақпен бірге икемді деформацияланып, морт сынудың алдын алады.
3. Температуралық өзгерістерге және тұзды топырақтарға төзімділік. Полиуретанды шайырлар химиялық жағынан бейтарап. Олар Каспий маңы мен орталық облыстарға тән агрессивті сульфатты жерасты суларының әсерінен бұзылмайды. Жабық ұяшықты құрылымы судың жиналуына жол бермейді, осылайша қысқы аяздарда материалдың қатып жарылуына жол бермейді.

ҚОРЫТЫНДЫ

Жер асты қуыстарын жеңіл минералды толтырғыштар мен полимерлі шайырларды үйлестіре отырып толтыру заманауи геотехниканың ең басты мәселесін шешеді — топырақ негізінің әркелкі шөгуін түпкілікті жояды.

Бұл әдіс ауқымды жер қазу жұмыстарын қажет етпейді, бөлмелердің ішкі әрлеуін сақтайды, күмбездің опырылу қаупін жояды және нысанның кемінде 50 жыл қауіпсіз қызмет етуіне кепілдік береді. Қазақстанның жеке меншік иелері мен өндірістік кәсіпорындары үшін бұл күрделі апаттық мәселені ғимарат жұмысын тоқтатпай, небары 1-2 күн ішінде шешудің ең тиімді жолы.