Өнеркәсіптік едендердің бос орындары мен шөгуі
Атырау облысы
Deep Lifting & Floor Lifting
2019
Өнеркәсіптік нысанда еденге байланысты мәселе әдетте бірден апаттан басталмайды. Алдымен шағын жергілікті ойыс пайда болады. Кейін жарықшақ ашылады. Бір жерде плита жүктеме түскен кезде аздап иіледі, басқа жерде қабырға немесе колонна маңында саңылау пайда болады. Өндіріс жұмысын жалғастыра бергендіктен, мұндай ақаулар ұзақ уақыт бойы тек еден жабынының мәселесі ретінде қабылдануы мүмкін.
Атырау облысындағы жұмыс істеп тұрған наубайханада жағдай әлдеқайда күрделі болып шықты.
Инженерлік тексеру темірбетон плитаның астында биіктігі 22 см-ге дейін жететін қуыстар пайда болғанын, ал кері толтырылған топырақ қабаттарының 3,3 м тереңдікке дейін жеткілікті тығыздалмағанын көрсетті. Кейбір учаскелерде плита негізбен жанасуын жоғалтып, іс жүзінде жабын конструкциясы сияқты жұмыс істей бастаған. Яғни ол жүктемені топыраққа бүкіл ауданы арқылы берудің орнына сақталып қалған тірек нүктелерінің арасында қабылдаған. Ал плита мұндай жұмыс сұлбасына есептелмеген болатын.
Бұл жобаны стандартты емес еткен негізгі фактор — бір мезгілде плита астындағы қуыстардың, негіздің терең қабаттарындағы тығыздықтың төмендеуінің және ғимараттың көтергіш қаңқасында пайда болған деформациялардың болуы.
Мұнда еденді жай ғана тегістеу немесе көзге көрінетін қуысты толтыру жеткіліксіз еді. Бүкіл жүйенің жұмысын қалпына келтіру қажет болды:
еден плитасы → топырақ негізі → колонна іргетастары → металл қаңқа.
Осы міндетті шешу үшін GeoResin инъекциялық нығайту технологиясы таңдалды.
Алғашқы визуалды тексеру өндірістік және қойма нысандарының иелеріне жақсы таныс белгілерді көрсетті: конструкциялардағы жарықшақтар, еденнің жергілікті деформациялары және түйісу аймақтарындағы геометрияның бұзылуы.
Алайда ерекше назар аудартқан белгі — металл қаңқаның тік байланыс элементтерінің біріндегі деформация болды.
Бұл мәселенің тек еден бетіне қатысты еместігін көрсетті. Негіздің қозғалысы ғимараттың көтергіш жүйесіне де әсер ете бастаған.
Тексеру кезінде түсірілген фотосуреттерден де типтік көріністер байқалды: қабырғалар жанындағы жарықшақтардың ашылуы, плитаның шеттеріндегі тіректің жоғалуы, жергілікті ойыстар және еден астындағы саңылаулар.
Кейбір учаскелерде плитаның астындағы бос кеңістікті бақылау саңылаулары арқылы тікелей көруге болатын.
Мұндай жағдайда инженер үшін басты сұрақ:
«Жарықшақты немен бітеуге болады?» емес, «егер плита астындағы топырақ тірек қызметін жоғалтса, еден мен жабдықтың жүктемесін қазір не көтеріп тұр?»
Осы сұраққа жауап беру үшін негізді кешенді зерттеу қажет болды.
Инженерлік шешім әзірленгенге дейін негіз кешенді түрде зерттелді.
Жұмыс құрамына:
Бірнеше әдісті қатар қолдану еден бетіндегі ақауларды олардың топырақтағы нақты себептерінен ажыратуға мүмкіндік берді.
Динамикалық зондтау үшін PAGANI DPM 30-20 қондырғысы пайдаланылды. Зонд топыраққа 10 см қадаммен енгізіліп, әрбір интервалдан өтуге қажетті соққы саны тіркелді. Осы мәліметтер негізінде топырақтың шартты динамикалық кедергісі есептелді.
Зерттеу еден плитасының деңгейінен 7,9 м тереңдікке дейін жүргізілді.
Барлығы 40 динамикалық зондтау нүктесі қарастырылды.
Сонымен бірге осы нүктелер арқылы плита астындағы кеңістік бақыланды. Қосымша түрде еден плитасының астындағы қуыстардың бар-жоғын және олардың биіктігін анықтау үшін диаметрі 12 мм болатын тағы 98 бақылау ұңғымасы бұрғыланды.
Яғни плита астындағы жағдай бірнеше кездейсоқ тесік арқылы емес, көптеген бақылау нүктелерінен тұратын жүйе бойынша зерттелді.
Бұл өте маңызды.
Өнеркәсіптік еден астындағы қуыстың биіктігі әдетте тұрақты болмайды. Бір нүктеде плита топырақпен жанасып тұруы мүмкін, ал бірнеше метр қашықтықта оның астында бірнеше сантиметрлік бос кеңістік пайда болады.
Сондықтан бүкіл еденнің жағдайын екі-үш бақылау саңылауы бойынша бағалау жаңсақ қорытындыға әкелуі мүмкін.
Бұл нысанда өлшеулер дәл осындай біркелкі емес жағдайды растады.
Видеоскопиялық зерттеу кезінде плита астындағы қуыстардың биіктігі 2-ден 22 см-ге дейін екені анықталды.
Орташа өлшенген қуыс биіктігі 6,3 см болды.
Қуыстар біркелкі таралмаған.
Жекелеген бақылау нүктелерінде 22, 10, 9, 8, 6 және 4 см бос кеңістік анықталса, кейбір көршілес нүктелерде плита мен негіз арасындағы байланыс әлі де сақталған.
Графикалық өңдеу нәтижесі бойынша қуыстар мен үстіңгі қабаттағы тығыздығы төмендеген негіз таралған аумақ шамамен 2797 м² болды.
Орташа қуыс биіктігін 0,063 м деп алсақ, плита астындағы бос кеңістіктің есептік геометриялық көлемі:
2797 × 0,063 = 176,2 м³.
Бұл сан мәселенің ауқымын түсіндіреді, бірақ оны пайдаланылған инъекциялық материал көлемімен теңестіруге болмайды.
GeoResin технологиясында «қуыс көлемі = шайыр көлемі» қағидасы қолданылмайды.
Кеңейетін материал қолжетімді кеңістік бойынша таралады, топырақпен әрекеттеседі және әлсіз аймақтарды тығыздау мен конструкцияның тірегін қалпына келтіруге қажетті қысымды қалыптастырады.
Нақты материал шығыны инъекция кезінде негіздің реакциясына және жобалық инъекциялау сұлбасына байланысты анықталады.
Диагностика мәселенің тек плитаның астында орналасқан бос кеңістіктермен шектелмейтінін көрсетті.
Неғұрлым маңызды себеп — кері толтырылған топырақтың жеткіліксіз тығыздалуы болды.
Динамикалық зондтау нәтижесінде шамамен 0,3-тен 3,3 м-ге дейінгі тереңдіктерде әртүрлі қалыңдықтағы әлсіз тығыздалған қабаттар анықталды.
Зерттелген аймақтардағы кері толтырылған топырақтың тығыздалу коэффициенті 0,9 деңгейіне жетпеген.
Бұған қоса, негіздің геологиялық құрылысы біркелкі емес еді. Тереңдік бойынша динамикалық беріктігі әртүрлі топырақ қабаттары, соның ішінде көтергіш қабілеті төмен әлсіз қабаттар кезектесіп орналасқан.
Осындай жағдайда ақаудың даму механизмі түсінікті.
Егер кері толтырылған топырақтың бір бөлігі пайдалану жүктемелері әсерінен қосымша тығыздалса немесе ылғалдану, су қозғалысы және басқа факторлар нәтижесінде көлемін өзгертсе, топырақ беті төмендейді.
Бірақ салыстырмалы түрде қатты темірбетон плита әрдайым топырақпен бірге бірден төмен түспейді.
Нәтижесінде плита мен топырақ арасында саңылау пайда болады.
Одан кейін жабдықтың, көлік құралдарының және плитаның өзінің салмағы негізге бүкіл аудан бойынша емес, тек жанасу сақталған нүктелер арқылы беріледі.
Кернеулер қайта бөлінеді.
Иілу деформациялары артады.
Жарықшақтар пайда болады.
Жергілікті шөгулер дамиды.
Осылайша ақау өзін-өзі күшейтетін процеске айналады: тірек ауданы азайған сайын қалған топырақ учаскелеріне түсетін жүктеме артады.
Инженерлік қорытындыда жағдай өте нақты сипатталды: кері толтырылған топырақтың тығыздығы төмендеуіне байланысты темірбетон еден плитасы жабын конструкциясы сияқты жұмыс істей бастаған, бірақ ол мұндай жұмыс режиміне есептелмеген.
Өнеркәсіптік нысан үшін бұл өте маңызды айырмашылық.
Топырақ үстіндегі еден плитасы өзінің төменгі бетінің басым бөлігі арқылы дайындалған негізге тірелуге тиіс.
Плита астында қуыс пайда болған кезде есептік сұлба өзгереді.
Плитаның бір бөлігі сақталып қалған тірек аймақтарының арасында «ілініп» қалады.
Зерттеу тағы бір маңызды ерекшелікті көрсетті: бақылау саңылауларында өлшенген еден конструкциясының нақты қалыңдығы өте кең диапазонда — шамамен 4-тен 25 см-ге дейін өзгерген.
Демек, бір мезгілде бірнеше фактор әсер еткен:
Сондықтан «бірнеше тесік бұрғылап, қуысты толтыру» тәсілі бұл жағдайда жеткіліксіз еді.
Еден бетінің бастапқы жағдайын анықтау үшін геодезиялық түсірілім жүргізілді.
Өлшеулер Leica нивелирімен орындалып, жоспарлы-биіктік негіздемесі жасалды.
Бастапқы өлшеу циклінде −22,383-тен −22,246-ға дейінгі биіктік белгілері тіркелді.
Минималды және максималды белгілер арасындағы айырмашылық шамамен 137 мм болды.
Алайда инженерлік міндет бүкіл еденді механикалық түрде бір абсолютті көлденең жазықтыққа келтіру емес еді.
Басты мақсат:
Тексеру қорытындысы бойынша плитаны көтерудің есептік орташа шамасы шамамен 2,1 см деп белгіленді.
Зерттеу нәтижелері инженерлік міндеттің бірден бірнеше бөліктен тұратынын көрсетті:
Дәстүрлі жөндеу тәсілі үлкен көлемдегі еденді ашуды, қолданыстағы негізді алып тастауды, жаңа топырақты қабаттап төгіп тығыздауды, темірбетон плитаны қайта жасауды және кейін өндірістік аймақтарды қайта қалпына келтіруді талап етер еді.
Ал бұл нысанда мәселе таралған аумақ мыңдаған шаршы метрмен өлшенді.
Сонымен қатар әлсіз аймақтар тек плитаның астында ғана емес, бірнеше метр тереңдікте де орналасқан.
Сондықтан GeoResin шешімі жай ғана «еденді көтеру әдісі» ретінде емес, әртүрлі тереңдіктегі әлсіз негізге бір технологиялық жүйе арқылы әсер ету мүмкіндігіне байланысты таңдалды.
Есептелген нүктелерде конструкция арқылы шағын технологиялық саңылаулар бұрғыланады.
Олар арқылы кеңейетін полимерлік материал қажетті деңгейге енгізіледі.
Инъекциядан кейін материал көлемін ұлғайтып, қоршаған ортаға қысым түсіреді.
Плита астындағы қуыс аймағында бұл процесс жоғалған тіректі толтыруға мүмкіндік береді.
Ал әлсіз топырақ ішінде материалдың әсері өзгеше болады.
Ол ең аз кедергі бағыттары бойынша таралып, қоршаған топыраққа қысым түсіреді. Соның нәтижесінде әлсіз аймақ тығыздалып, негіздің жүктемені қабылдау қабілеті артады.
«Топырақ — плита» жүйесі қайтадан күш қабылдай бастағанда, материалдың кейінгі берілуі конструкцияның өлшенетін реакциясын туғызады.
Сондықтан плитаның бақыланатын қозғалысы тіректің қалпына келе бастағанын көрсететін инженерлік белгілердің бірі болып табылады.
Бұл жобада үш түрлі процесті бір-бірінен ажырату маңызды болды.
Бірінші міндет — плита мен негіз арасында бірнеше сантиметрден ондаған сантиметрге дейін жеткен бос кеңістіктерде тіректі қалпына келтіру.
Зерттелген нысанда мұндай аймақтардың жалпы ауданы шамамен 2797 м² болды.
Мұнда материалдың мақсаты тек плита астына жету емес.
Негізгі міндет — тұрақты тірек қалыптастырып, плитаның бос аралық арқылы иілу режимінде жұмыс істеуін тоқтату.
Екінші міндет — шөгудің себебі плитамен тікелей жанасу деңгейінен төмен орналасқан учаскелерді нығайту.
Зерттеу материалдары бойынша еден конструкциясының астындағы қосымша терең разуплотнение анықталған учаскелердің ауданы шамамен 518 м² болды.
Бұл жерде инъекция қарапайым қуысты толтыру ретінде емес, әлсіз топырақ массивін нығайту тәсілі ретінде орындалды.
Үшінші міндет ғимараттың көтергіш жүйесіне қатысты болды.
Қаңқа іргетастарының астындағы тереңдігі бойынша әлсіз аймақтар жеке қарастырылды.
Олардың жалпы ауданы графикалық материалдар бойынша шамамен 210 м² болды.
Сондықтан бұл жобаны кәдімгі өндірістік еденді тегістеу жұмысы деп қарастыруға болмайды.
Мақсат еденнің, топырақ негізінің және көтергіш қаңқаның өзара жұмысын қалпына келтіру болды.
Инженерлік зерттеу аяқталғаннан кейін нысан ақау механизмдеріне қарай жеке аймақтарға бөлінді.
Плита астындағы тіректің жоғалуы басым болған учаскелерде басты міндет бос кеңістікті толтыру болды.
Динамикалық зондтау терең қабаттарда әлсіз топырақты көрсеткен жерлерде инъекция деңгейлері төменірек белгіленді.
Колонна іргетастарына әсер ететін аймақтарда жұмыстар көтергіш қаңқаның реакциясын ескере отырып жүргізілді.
Бұл тәсіл бірдей арақашықтықпен орналасқан нүктелерге материалды механикалық түрде енгізуден принципті түрде ерекшеленеді.
Инъекция көлемі мен реттілігі негіздің нақты реакциясына байланысты анықталады.
Материал кезең-кезеңмен беріледі.
Келесі инъекция алдыңғы әсердің нәтижесі бағаланғаннан кейін орындалады.
Тапсырыс беруші үшін мұның мағынасы қарапайым:
мұнда еденнің жай ғана шаршы метрі жөнделмейді — шөгуді туындатқан нақты инженерлік механизм жойылады.
Техникалық зерттеу еден плитасының жобалық жағдайын қалпына келтіруді ұсынды. Қажетті көтерудің орташа шамасы шамамен 21 мм болды.
Бірақ GeoResin технологиясында конструкцияны көтеру өзіндік жеке мақсат емес.
Алдымен материал бос кеңістіктерді толтырады және әлсіз негізді тығыздайды.
Плита астында қуыс сақталып тұрғанда немесе топырақ қысылуын жалғастырғанда, кеңею энергиясының негізгі бөлігі тіректі қалпына келтіруге жұмсалады.
Тек жеткілікті қатты тірек жүйесі қалыптасқаннан кейін қысым плитаның өзіне беріле бастайды.
Сондықтан еден бетінің тіпті шағын, бірақ бақыланатын қозғалысының инженерлік мағынасы бар.
Ол жүктемені беру тізбегінің:
плита → нығайтылған негіз → тұрақты топырақ
қайта қалпына келгенін көрсетеді.
Осы принцип жұмысты қажетті сәтте тоқтатуға және қолданыстағы конструкцияға артық қысым түсірмеуге мүмкіндік береді.
Жоба сәтті аяқталды.
Проблемалы аймақтарда темірбетон плита астындағы тірек қалпына келтірілді, плита астындағы бос кеңістіктер жойылды, ал негіздің әлсіз бөліктері инъекциялық әдіспен тұрақтандырылды.
Қажетті учаскелерде әсер плита мен топырақтың тікелей жанасу деңгейінен төмен жүргізілді — яғни зерттеу әлсіз қабаттарды анықтаған тереңдіктерге дейін.
Плита тірексіз аралықтармен жұмыс істейтін қолайсыз схема бойынша жүктеме қабылдауды тоқтатты.
Жүктеменің нығайтылған негіз арқылы берілуі қалпына келтірілді, ал проблемалы аймақтардың геометриясы пайдалануға жарамды деңгейге жеткізілді.
Практикалық тұрғыдан алғанда, ең маңызды нәтиженің бірі — мәселені шешу үшін мыңдаған шаршы метр қолданыстағы еденді толық бұзудың қажет болмауы.
Жұмыстың мәні сыртқы ақауды жасыруда емес, оның негізгі себебін:
негіздің көтергіш қабілетінің төмендеуін және плита астындағы тіректің жоғалуын жоюда болды.
Сонымен қатар ұзақ мерзімді тұрақтылық тек топырақты нығайтумен шектелмейді.
Нысанды одан әрі пайдалану кезінде:
Бұл маңызды инженерлік шарт.
Нығайтылған негіздің өзін де топырақ күйін қайта өзгерте алатын сыртқы факторлардан қорғау қажет.
Ұқсас мәселенің алғашқы белгілері оның нақты ауқымына қарағанда әлдеқайда қауіпсіз көрінуі мүмкін.
Егер өндірісте немесе қоймада төмендегі белгілер байқалса, негіздің жағдайын тексеру орынды:
Мұндай жағдайда жаңа стяжка, жарықшақты толтыру немесе бетонның жергілікті бөлігін ауыстыру еденнің сыртқы күйін жақсартуы мүмкін.
Бірақ бұл жұмыстар бірнеше метр тереңдіктегі топырақтың жағдайын өзгертпейді.
Атырау облысындағы бұл жоба соны нақты көрсетті.
Едендегі көрінетін ақаулардың артында бірнеше метр тереңдікке дейінгі әлсіз негіз және плитаның астындағы 22 см-ге дейін жететін қуыстар тұрған.
Сондықтан бірінші дұрыс сұрақ:
«Жарықшақты қалай жөндейміз?» емес, «конструкция неліктен тірегін жоғалтты?»
Инъекциялық нығайту мәселе қолданыстағы конструкцияның астында орналасқан және оған жоғарыдан жету үлкен көлемдегі демонтажды талап ететін жағдайларда әсіресе тиімді қарастырылуы мүмкін.
Мұндай нысандарға мыналар жатады:
Сонымен бірге инженерлік шешімді тек жарықшақтың фотосуреті бойынша белгілеуге болмайды.
Алдымен:
Осы наубайханадағы диагностика сырттай қарағанда қарапайым еден ақауын нақты инженерлік есепке айналдырды:
2797 м² — қуыстар мен үстіңгі қабаттағы әлсіз негіз таралған аймақ;
22 см-ге дейін — плита астындағы қуыстардың максималды биіктігі;
3,3 м-ге дейін — жеткіліксіз тығыздалған топырақ қабаттары анықталған тереңдік;
518 м² — еден астындағы қосымша терең нығайтуды қажет еткен аймақтар;
210 м² — қаңқа іргетастарының астындағы терең әлсіз аймақтар.
Осыдан кейін қай жерде қуысты толтыру, қай жерде терең нығайту, ал қай жерде конструкцияның жағдайын бақыланатын түрде қалпына келтіру қажет екені анық болды.
GeoResin инженерлік тәжірибеде дәл осылай қолданылады: жарықшақтарға арналған әмбебап «инъекция» ретінде емес, дәстүрлі реконструкция қолданыстағы конструкцияларды ауқымды бұзуды талап ететін жағдайда негіздің қалыпты жұмысын қалпына келтіру әдісі ретінде.
Егер сіздің нысаныңызда еден шөгіп жатса, жарықшақтар жөндеуден кейін қайта пайда болса немесе колонналар мен қабырғалар жанында саңылаулар байқалса, алдымен плитаның астында не болып жатқанын анықтаған дұрыс.
GeoResin инженерлері нысанның жағдайын талдап, негізді нығайтуға, плита астындағы тіректі қалпына келтіруге және жұмысты еденді ауқымды демонтаждамай орындауға болатынын бағалай алады.
