Войти
Поперечное сечение откоса с установленными грунтовыми гвоздями Забивка грунта - это строительство средство восстановления мера для обработки неустойчивых естественных откосов грунта или в качестве строительной техники, позволяющей безопасно перекручивать новые или существующие откосы грунта. Этот метод предполагает введение в откос относительно тонких армирующих элементов - часто арматурных стержней общего назначения (арматурных стержней), хотя также доступны запатентованные сплошные или полые стержни. Сплошные стержни обычно устанавливаются в предварительно просверленные отверстия, а затем заливаются на месте с помощью отдельной линии для заливки раствора, тогда как полые стержни могут быть просверлены и залиты одновременно с использованием расходного сверлом и закачиванием раствора в полую штангу по мере бурения. Также были разработаны кинетические методы стрельбы относительно короткими стержнями в грунтовые откосы. Стержни, устанавливаемые с использованием методов бурения, обычно полностью заливаются раствором и устанавливаются с небольшим наклоном вниз, при этом стержни устанавливаются в точках, расположенных на равном расстоянии друг от друга по поверхности откоса. На поверхности можно использовать жесткую облицовку (часто наносимую пневматически бетон, иначе известную как торкретбетон ) или изолированные грунтовые пластины шляпки гвоздей. В качестве альтернативы гибкая армирующая сетка может быть прижата к поверхности почвы под головными плитами. Проволочная сетка с защитой от кроликов и ткани для защиты от эрозии могут использоваться вместе с гибкой сеткой, если этого требуют условия окружающей среды.
Компоненты грунтовых гвоздей также могут использоваться для стабилизации подпорных стен или существующих насыпей откосов (насыпей и дамб ) ; обычно это делается в качестве лечебной меры.
С момента первого применения современных технологий в Версале в 1972 году, забивка грунта гвоздями стала широко распространенной технологией во всем мире. Федеральное управление автомобильных дорог США выпустило руководящие публикации в 1996 и 2003 годах.
Четыре основных момента, которые необходимо учитывать при определении того, будет ли забивка грунта эффективным методом удержания, заключаются в следующем.. Во-первых, необходимо изучить существующие грунтовые условия. Затем следует оценить преимущества и недостатки стенки почвенного гвоздя для конкретного рассматриваемого применения. Затем для конкретного приложения следует рассмотреть возможность использования других систем. Наконец, следует учитывать стоимость почвенной стенки гвоздя. Стенки грунтовых гвоздей можно использовать для различных типов почв и условий. Наиболее благоприятные условия для забивания почвы гвоздями: почва должна стоять без опоры на высоте от одного до двух метров в течение минимум двух дней при вертикальном или почти вертикальном срезании. Также все почвенные гвозди в поперечном сечении должны располагаться выше уровня грунтовых вод. Если грунтовые гвозди не расположены выше уровня грунтовых вод, грунтовые воды не должны отрицательно влиять на поверхность выемки, связь между землей и самим грунтовым гвоздем. Основываясь на этих благоприятных условиях для забивки почвы, предпочтительными являются почвы от жестких до твердых мелкозернистых, которые включают жесткие и твердые глины, глинистые илы, илистые глины, песчаные глины и песчаные илы. Песок и гравий от плотных до очень плотных с некоторой кажущейся связностью также хорошо подходят для забивания почвы. Выветренная порода также приемлема, если она равномерно выветрена (что означает отсутствие плоскостей слабых мест). Наконец, ледниковые почвы хорошо подходят для забивки почвы.
Список неблагоприятных или сложных почвенных условий для забивки почвы может включать сухие, плохо градуированные, несвязные почвы, почвы с высоким уровнем грунтовых вод, почвы с булыжниками и валунами., от мягких до очень мягких мелкозернистых почв, высококоррозионных грунтов, выветренных пород с неблагоприятными плоскостями ослабления и лессов. Другие трудные условия включают длительное воздействие отрицательных температур, климат с повторяющимся циклом замораживания и оттаивания и очень рыхлые зернистые почвы.
Гвозди для почвы возникли из Новый австрийский метод проходки туннелей, который представляет собой систему подземных выработок в горных породах. Этот метод заключается в пассивном стальном армировании породы с последующим применением армированного торкретбетона. Эта концепция сочетания пассивной стальной арматуры и торкретбетона также применялась для стабилизации скальных склонов с начала 1960-х годов.
Первое применение грунтовых гвоздей было реализовано в 1972 году для проекта расширения железной дороги около Версаля., Франция. Гвозди были использованы для стабилизации откоса высотой 18 метров (59 футов), состоящего из песчаного грунта. Этот метод оказался более рентабельным, и в то же время сократил время строительства по сравнению с другими традиционными методами поддержки. Германия была следующей страной, которая начала исследовать грунтовые гвозди. С 1975 по 1981 год Университет Карлсруэ и строительная компания Bauer сотрудничали для создания исследовательской программы. В рамках этой программы были проведены полномасштабные испытания экспериментальных стен с различными конфигурациями и разработаны процедуры анализа для использования при проектировании. Соединенные Штаты впервые использовали грунтовые гвозди в 1976 году для опоры при выемке фундамента глубиной 13,7 метра (45 футов) в плотных илистых песках. Забивка почвы была осуществлена при расширении больницы Доброго Самаритянина в Портленде, Орегон. Эта удерживающая система была изготовлена примерно вдвое быстрее и составляла примерно 85% от стоимости обычных удерживающих систем.
После предварительного анализа участка были разработаны первоначальные конструкции стенки грунтовых гвоздей. можно начинать. Это начинается с выбора предельных состояний и подходов к проектированию. Два наиболее распространенных предельных состояния, используемых при проектировании стенок грунтовых гвоздей, - это предельные состояния прочности и предельные состояния. Предельное состояние прочности - это предельное состояние, которое учитывает потенциальные механизмы разрушения или состояния обрушения системы стенок грунтовых гвоздей. Предельное состояние службы - это предельное состояние, которое устраняет потерю служебной функции в результате чрезмерной деформации стенки и определяется ограничениями по напряжению, деформации и ширине трещины в облицовке при обычных условиях эксплуатации. Двумя наиболее распространенными подходами к проектированию стенок из грунтовых гвоздей являются расчет по предельным состояниям и расчет служебной нагрузки.
Первоначальные соображения при проектировании включают расположение стен (высота и длина стены), вертикальное и горизонтальное расстояние между грунтовыми гвоздями рисунок грунтовых гвоздей на поверхности стены, наклон грунтовых гвоздей, длина и распределение грунтовых гвоздей, материал грунтовых гвоздей и соответствующие свойства грунта. Учитывая все эти переменные, инженер-проектировщик следующим шагом будет использовать упрощенные диаграммы для предварительной оценки длины гвоздя и максимальной силы гвоздя. Длина, диаметр и расстояние между гвоздями обычно определяют внешнюю и внутреннюю устойчивость стены. Эти параметры можно регулировать во время проектирования до тех пор, пока не будут выполнены все требования внешней и внутренней устойчивости. После завершения первоначального проектирования продолжается окончательный расчет, при котором стенка грунтового гвоздя должна быть испытана на внешние и внутренние виды разрушения, сейсмические характеристики и эстетические качества. Дренаж, промерзание и внешние нагрузки, такие как ветер и гидростатические силы, также должны быть определены и включены в окончательную экспертизу проекта. Стены из грунтовых гвоздей не идеальны в местах с высокопластичной глинистой почвой. Грунты с высокой пластичностью, высоким пределом текучести и низкой прочностью на сдвиг без дренажа подвержены риску длительной деформации (ползучести).
После завершения проектирования следующим шагом является строительство. Большинство конструкций стен из грунтовых гвоздей следует определенной процедуре. Сначала выкапывается разрез и при необходимости устанавливается временная распорка. Это делается с помощью обычного землеройного оборудования и гидравлических буров . Затем отверстия для грунтовых гвоздей просверливаются в заранее определенных местах, как указано инженером-проектировщиком. Оборудование, используемое на этом этапе, зависит от устойчивости материала, в котором поддерживается стенка грунтового гвоздя. Ротационные или роторные ударные методы с продувкой воздухом или сухим шнеком могут использоваться для стабильной почвы. Для нестабильного грунта используются однотрубные и двухрядные роторные методы с продувкой воздухом и водой или методы шнека с полым штоком. После просверливания отверстий следующим шагом будет установка и затирка гвоздей на место. После того, как все гвозди вставлены, ставится дренажная система. Синтетический дренажный коврик помещается вертикально между шляпками гвоздей, которые доходят до основания стены, где они чаще всего соединяются со сливом в фундаменте. Наносится слой торкретбетона и устанавливаются несущие плиты перед окончательной облицовкой для завершения стены грунтового гвоздя. Варианты описанных выше шагов могут потребоваться для включения дополнительных подготовительных задач или дополнительных мероприятий для конкретных условий проекта.
С точки зрения конструкции стены из грунтовых гвоздей имеют решающее преимущество перед другими альтернативами. Стены грунтовых гвоздей требуют меньшего размера полосы отчуждения, чем стены с грунтовым анкером , и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду. Установка стенок из грунтовых гвоздей происходит относительно быстро и обычно требует меньше материалов и меньшего строительного оборудования, чем стены из грунтовых анкеров.
Одним из больших преимуществ стен из грунтовых гвоздей является их экономическая эффективность по сравнению с другими. альтернативы. При использовании обычных методов строительства с использованием грунтовых гвоздей стены из грунтовых гвоздей намного более экономичны, чем бетонные гравитационные стены, и так же или более рентабельны, чем грунтовые анкерные стены.
Инспекционные мероприятия играют жизненно важная роль в производстве высококачественных стенок из грунтовых гвоздей, поскольку соответствие планам и спецификациям проекта должно привести к созданию стенок из грунтовых гвоздей, которые будут выполнять свои предполагаемые функции в течение установленного срока. Инспекции обычно включают оценку следующего: соответствие компонентов системы спецификациям на материалы, соответствие методов строительства техническим условиям исполнения, соответствие краткосрочным техническим характеристикам и долгосрочный мониторинг. Краткосрочные рабочие характеристики проверяются испытаниями под нагрузкой, в которых используются гидравлические домкраты и насосы для выполнения нескольких нагрузок. Три распространенных испытания под нагрузкой для краткосрочных характеристик - это проверка или испытания под предельной нагрузкой, контрольные испытания и испытания на ползучесть. Проверочные испытания или испытания на предельную нагрузку проводятся для проверки соответствия грунтовых гвоздей вырывной способности и прочности в зависимости от метода установки подрядчика. Контрольные испытания предназначены для подтверждения того, что процедура строительства подрядчика была последовательной и что гвозди не были просверлены и не заделаны в зоне почвы, не испытанной на этапе проверки. Испытания на ползучесть проводятся, чтобы гарантировать, что нагрузки конструкции гвоздей могут безопасно переноситься на протяжении всего срока службы конструкции.
Долгосрочный мониторинг рабочих характеристик используется для сбора данных для обеспечения адекватных характеристик и уточнения будущих методов проектирования. Параметры, которые необходимо измерить, включают вертикальное и горизонтальное перемещение поверхности стены, местные перемещения или ухудшение облицовочных элементов, дренаж на землю, нагрузки, распределение нагрузки и изменения нагрузки на гвозди, температуру и осадки. Эти параметры измеряются с помощью нескольких специальных инструментов, включая инклинометры, датчики веса и тензодатчики.
