Что такое подпорная стена?

Уже более 40 лет подпорные стенки используются для удержания массива грунта или в качестве несущих конструкций. Например тех, что необходимы при строительстве автомагистралей и железных дорог, плотин, опор мостов, морских валов, дамб, полей для гольфа и других классов сооружений.

Стеновые или грунтовые системы популярны потому, что они позволяют инженерам, архитекторам, ландшафтным и дорожным дизайнерам эффективно интегрировать экономически целесообразные и конструктивно обоснованные проекты в изначально непригодные условия для эксплуатации объекта.  Сегодня существует множество вариантов конструкций и технологий возведения стен, включая георешетки, сегментные блоки или плиты, проволочную сетку и бункерную стену.

          Устойчивость стенок в грунтах

Основной проблемой проектирования подпорных конструкций была и есть их долговечность в грунтово-водной среде, в которой они используются.  Проблемы начинаются, когда стареющие стены начинают разрушаться и терять свою структурную целостность из-за коррозии материалов  (например, оцинкованной стали) или инфильтрации воды, разуплотняющей опорные грунты за стеной.

Из практики инженеров Европы частота отказов подпорных стен составляет 1-у на каждую 1000-у. В исследованиях определено, что подпорные стены вызывают беспокойство из-за «плохой инженерной проработки» в команде проекта. А в частности в недообследовании и, как результат,  недооценки "водного" фактора.

          Применение GeoResin в ремонте подпорных стен 

В начале процесса ремонта инженеры применяют различные схемы оценки причин и механизмов коррозии и деградации возведённой конструкции. Георадар (георадиолокационное обследование) часто используется для обнаружения пустот за стенами.

Если требуется усиление грунта, то GeoResin вызывается для для заполнения пустот и восстановления несущей способности основания.  В консультации с инженерами по каждому проекту GeoResin разрабатывает индивидуальный план инъекций полимера для стабилизации «рыхлого» грунта и заполнения пустот, чтобы остановить дальнейшую эрозию грунтов и/или конструкций.

Во время инъекции команда GeoResin использует лазерное оборудование для отслеживания малейшего движения конструкций во всех направлениях.  Каждая операция рассчитана так, чтобы стена не разрушилась от давления материала.

          Преимущества использования полимеров при ремонте подпорных стен

Полимер фактически вытесняет воду из массива грунта и не впитывает её во время и после проведения работ.  После завершения процесса отверждения полимер максимально замедляет дальнейшую инфильтрацию воды даже в непропитанные и не связанные материалом грунты.

Используя полимер GeoResin и метод глубинных инъекций, частные и юридические лица сокращают время и расходы, не прибегая к полной замене подпорной стены.

        Нас часто спрашивают о природе своих материалов; в частности, это класс тяжёлых геотехнических полимеров. Некоторые из этих вопросов связаны с длительным контактом окружающей среды с полимером после закачки в грунт и, более конкретно, с ее воздействием на окружающую среду. За 40-ка летнюю историю использования полимера в целях стабилизации и усиления грунта были проведены обширные испытания, оценки и исследования.  Вот некоторая информация, собранная нами об этом минимально инвазивном решении, которое соответствует всем международным стандартам.

        Воздействие на питьевую воду: продукция GeoResin сертифицирована на соответствие требованиям пищевых стандартов и питьевой воды. Эти стандарты, устанавливающие требования к воздействию на человеческое здоровье материалов, компонентов, продуктов или систем, контактирующих с питьевой водой, химическими веществами для очистки питьевой воды или с тем и другим. В общих чертах, материалы Георезин могут быть использованы даже при контакте с питьевой водой в частности в Европе, США и Австралии.

         Гидро-нечувствительный полимер специально разработан таким образом, чтобы он не смешивался с внешними жидкостями во время инъекции, отверждения и конечного использования.  Полимер фактически вытесняет воду из пор в грунте и не ограничен условиями влажности во время или после проведения работ.  После завершения процесса отверждения полимер существенно замедляет дальнейшую инфильтрацию воды. В 2012 году компания Bayer Material Science протестировала влияние полимеров GeoResin на рН-показатель воды, общий органический углерод (TOC) и летучее органическое соединение (VOC) воды. Данные были собраны после формирования «приблизительно 235 граммов» полимера и наблюдения за реакцией «приблизительно 7500 граммах воды». Окончательный анализ показал, что «содержание ТОС в воде составляло приблизительно 9000 мг/кг пены. Однако ни один из показателей, зафиксированных во время исследования, не был выше граничных пределов. «РН изменился» лишь незначительно: с 6,75 до 6,61.

        Полимер сам по себе чрезвычайно легкий, весящий менее 5% от веса аналогичного цементного раствора.  Таким образом, полимер добавляет только минимальное количество массы в проектную зону, которая уже имеет проблемы с механическими характеристиками основания.

        Безопасный и отвержденный полимер химически инертен, экологически нейтрален и не способствует загрязнению почвы или грунтовых вод, выщелачиванию или загрязнению окружающей среды.

        Плесень, грибы и термиты. Материал непроницаем для плесени, грибов и термитов.  В испытании, проведенном более 10 лет назад подразделением Freon® Products компании DuPont и задокументированном в их статье под названием “Свойства жестких полимеров”, секции(панели) из сосновой доски, имеющие стержни из полимеров, были зарыты в землю на половину своей длины. Ни на полимерных стержнях, ни на сосновых досках, не было обнаружено никаких признаков термитного нападения через год.

        Устойчивость состояния земляных ресурсов. Полимеры GeoResin используются для продления и увеличения срока службы существующих зданий и сооружений, тем самым уменьшая потенциальный углеродный след.  Продление срока службы нашей человеческой инфраструктуры устраняет традиционные методы демонтажа и замены, тем самым снижая спрос на полигоны для отходов и уменьшая спрос на бетон и другие строительные материалы, необходимые для реконструкции (читай нового строительства).  Метод стабилизации грунтов основания GeoResin также позволяет избежать больших земляных работ и любых потенциальных опасностей для местной окружающей среды.

        Методы и процессы. Все сотрудники GeoResin обеспокоены защитой окружающей среды, как с личной, так и с организационной точки зрения.  Команда GeoResin оперирует, более эффективной техникой, которая использует более эффективное насосное оборудование, генераторы с низким уровнем выбросов и электроинструменты.  Благодаря фактору опыта GeoResin наши операторы успешно завершают проекты, избегая простоев, сжигая меньше топлива и сводя к минимуму ненужные требования к нашим драгоценным природным ресурсам.

Использование инъекций полимерных смол для уплотнения грунта и восстановления конструкций произвело революцию в том, как руководители эксплуатационных служб и руководители зданий думают о восстановлении и ремонте. Благодаря экономической эффективности и инновациям в области инъекционных технологий жизнеспособность зданий и сооружений “существенно растёт". Применение геополимеров охватывает различные области экономической и общественной деятельности, такие как подъем проезжей части, герметизация канализационных люков и стыков, фильтрационные барьеры плотин, стабилизация морских валов и перестройка фундаментов зданий. Вопрос в том, когда полимерная смола имеет смысл в качестве реабилитационного решения?

Как вы можете себе представить, этот вопрос наполнен «тонной» переменных, но мы постараемся сделать все возможное, чтобы определить типичные возможности и вопросы, которые вы должны задать себе в ходе поиска решения.

1) Является ли ситуация ремонтопригодной с помощью инъекции полимера?

Первое, что следует рассмотреть в связи с этим вопросом: "связан ли этот вопрос с грунтами основания конструкции?" Прежде всего, инъекция полиуретана используется для заполнения пустот, будь то большие пустоты, где нет грунта, или пустоты, которые существуют между неконсолидированными частицами основания. Полимер быстро расширяется, поэтому, как только пустоты заполняются, полимер затем сжимает и уплотняет грунты, увеличивая их несущую способность. Так что если ваша проблема вызвана слабыми или слабеющими грунтами основания, то полимерная смола может быть отличным решением.

2) Каково состояние восстанавливаемой конструкции и каковы ваши цели?

 Хотя мы, очевидно, думаем, что инъекция полиуретана универсальна, на самом деле это не серебряная пуля. Если предполагаемое использование конструкции предназначено для дальнейшего использования, то она должна находиться в относительно работоспособном состоянии. Мы, в основном, сосредоточены на обеспечении того, чтобы конструкция все еще могла удовлетворять текущие требования по эксплуатации и выполнять свои функции. Но если конструкция рушится (рассыпается), то есть радикально потеряла свою конструктивную прочность, или есть акцент на том, чтобы узел увеличил свои механические свойства безотносительно опоры на основания, то технологии могут не быть решением.

3) При рассмотрении инфраструктурных объектов, когда применяется полимерная смола?

Инъецирование полимерных смол очень легко адаптируется, когда речь заходит о восстановлении соединения труб, колодцев и люков. Причина заключается в том, что работы могут быть выполнены как изнутри конструкции (с возможностью доступа), так и с поверхности. Полимер идеально подходит для герметизации протекающих швов или стабилизации конструкции. После инъекции полимер агрессивно расширяется во всех пустотах, герметизируя стыки против притока и инфильтрации. Помимо герметизации стыков и заполнения пустот, полимер стабилизирует прилегающий грунт, обеспечивая повышенную поддержку конструкции и предотвращая в будущем размыв стабилизированного грунта, вщемливая конструкцию в окружающий грунт.

Как уже упоминалось ранее, важно подчеркнуть, что состояние конструкции и будущие требования к ней являются важным фактором при определении того, является ли инъекция полимерной смолы применимым вариантом ремонта и восстановления.

4) Можно ли использовать инъекцию геополимера для увеличения несущей способности основания для восприятия более высоких нагрузок?

 В целом говоря, ответ - да, но это существенно зависит от того, насколько велик вес, каково качественное состояние грунтов, типа геологии и опорных конструкций. Есть несколько случаев, когда мы помогли перепрофилировать фундаменты для восприятия резко возросших нагрузок, таких как силосы, краны, тяжелое оборудование и техника, а также опорные колонны зданий. В каждом конкретном случае инъекционный подход был разработан специально для того, чтобы использовать преимущества текущего основания и геологического состава участка.

Не каждый участок способен увеличить способность нести возрастающую нагрузку. В местах с высоко пластичными грунтами увеличение несущей способности основания ограничивается несущей способностью самого материала (до 10 МПа), поскольку он не способен проникать в грунты такого типа на микроуровне и не может создавать структурную целостность путем смешивания с грунтами. Для идеального увеличения несущей способности должна быть обеспечена способность полимера насыщать и связывать грунт в непрерывный структурный слой. Проект инъекционного решения может помочь реализовать технологию рассеивания напряжений, чтобы помочь более равномерно распределить нагрузки по вновь укрепленному грунту основания.

Подводя итог, геополимерная смола GeoResin - это отличное решение для ремонта и восстановления, когда конструктивные особенности и финансовые обстоятельства позволяют принять гибкое, но сбалансированное техническое решение.

        Микробная коррозия, или микробиологически обусловленная коррозия (МОК), - это “постепенное повреждение металла или железобетона, вызванное метаболической активностью микроорганизмов”. Это коррозийное повреждение нанесло миллиарды рублей ущерба нашим системам водоснабжения, особенно нашим ливневым и канализационным системам, хотя МОК может произойти везде, где металл и вода встречаются.  Поиск решения для устранения коррозионного повреждения зависит от того, где оно происходит, почему оно происходит и насколько разрушительным или дорогостоящим будет ремонт или замена.

        Существует несколько различных типов бактерий, ответственных за МОК в металлах, распространённых в почве и воде; все они классифицируются как аэробные (требуют кислорода) или анаэробные (кислород не требуется). Сульфатредуцирующие бактерии (СФБ) являются анаэробными и ответственны за большую часть коррозии, вызываемой «сталью» в морской воде; в то время как окисляющие железо и марганец бактерии являются аэробными и чаще всего ответственны за быструю коррозию и точечную коррозию в сварных швах трубопроводов (даже для нержавеющей стали).  Микробная коррозия может также происходить в пластмассах, бетоне и многих других материалах.

        В проектах по укреплению и запечатыванию инженерных туннелей, профильные инженеры часто имеют дело с большой проблемой инфильтрации воды, которая вызывает коррозийные повреждения.  И, как следствие, в туннелях постоянно увеличивается поток воды.

Существует несколько способов борьбы с коррозией, в том числе:

- Регулярная механическая чистка;

- Применение ингибиторов коррозии для борьбы с ростом бактерий;

- Полный дренаж и обеспечение сухой среды.

ЧЕМ МОЖЕТ ПОМОЧЬ GeoResin:

        Поскольку замена туннеля не есть экономичным вариантом для любой службы эксплуатации, то обезвоживание туннеля (чтобы он мог высохнуть, увеличивая его срок службы) как раз решение, которое по зубам технологиям GeoResin.

ПЛАН ОСТАНОВКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ВОДЫ В ТУННЕЛЬ:

        Этот план предусматривает введение геополимеров в целевую зону для заполнения пустот в грунте вокруг туннеля, в основном закупоривая пути поступления воды в туннель.  Точки нагнетания располагаются через заданные интервалы и на заданной глубине согласно разработанному инженерами GeoResin проекту. Процесс глубинных инъекций GeoResin уменьшает поток поступающей воды в туннель полностью либо до «капельного» уровня, что позволяет туннелю высохнуть, создавая менее благоприятную среду для МОК и создавая условия для долгосрочной эксплуатации сооружения.