Физико-химические методы укрепления и улучшения грунтов.

Предварительное обжатие выполняют либо путем приложения дополнительной поверхност­ной нагрузки, либо путем искусственного водопонижения,

Обжатие грунтов дополнительной пригрузкой в виде земля­ной насыпи, по весу равной (или большей) давлению от будущего сооружения, применяют при устройстве аэродромных взлетных полос, автомобильных и железных дорог, промышленных и гид­ротехнических сооружений.Чтобы предотвратить возможное выпирание слабых грунтов из-под быстро возводимой высокой насыпи и для ускорения консолидации водонасыщенных грунтов, в них устраивают вертикальные песчаные дрены, дренажные про­рези или понижают уровень грунтовых вод.

Недостатки этого способа обжатия для слабых грунтов — необходимость транспортирования большого объема материала пригрузки,для чего приходится делать насыпь очень широкой, а для малопроницае­мых глинистых грунтов — длительность протекания процесса уплотнения. Поэтому в водонасыщенных грунтах при необходи­мости уплотнения их на большой площади и на значительную глубину более рационально применять обжатие путем понижения уровня грунтовых вод.

Обжатие понижением уровня грунтовых вод происходит в ре­зультате суммарного действия резко увеличивающегося веса самого грунта за счет снятия гидростатического взвешивания его водой, а также гидродинамических сил, направленных вниз к заглубленным фильтрам водопонизительных установок, колонок или колодцев.

Закрепление силикатизацией. Применяют для маловлажных и водонасыщенных песков, просадочных лёссовых грунтов и от­дельных видов насыпных грунтов. Оно заключается в нагнетании в грунт под давлением через скважины-инъекторы на глубину до 15 м раствора силиката натрия, который цемен­тирует поровое пространство в грунте и значительно повышает прочность структурных связей между частицами.

Радиус закрепления грунтов вокруг скважины зависит от коэффициента фильтрации и вязкости растворов и колеблется от 1 м в крупных и средних песках до 0,3... 0,4 м в мелких, пылева­тых песках и в просадочных грунтах.

Для увеличения радиуса закрепления применяют газовую силикатизацию, заключающуюся в последовательном нагнета­нии через инъекторы жидкого стекла и углекислого газа, исполь­зуемого в качестве отвердителя. Объем закрепления при газовой силикатизации увеличивается по сравнению с объемом при обычной однорастворной силикатиза­ции на 75 % в зоне аэрации и до 40 % в водонасыщенных грунтах. Возрастают также (до 2 раз) показатели прочности при сжатии и водостойкость грунта.

Закрепление смолизацией. В грунт через инъекторы вводят водный раствор карбамидных, фенол формалдегидных и других синтетических смол в смеси с отвердител ями. При затвердевании они пр ид ают грунту водонепроницаемость,морозостойкость и высокую прочно сть. Способ рекомендует ся для закрепления сухих и водонасыщенных песчаных_грунтов с коэффициенто м фи льтраций 0,5... 0,25 м/сут при наличии глинистых частиц в песке не более 2 % и рН водной вытяжки <7,6. Несмотря на достигаемую более высокую, чем при силикатизации, прочность грунта, этот способ из-за высокой стоимости в настоящее время можно при­менять в исключительных случаях.

Электрохимическое закрепление. Такое закрепление водон асыщенных глинистых грунтов достигается при длительном элект­роосмотическом водопонижении. В результате химических про­цессов происходит реакция ионного обмена и электрохимическое изменение состава, толщины и состояния сольватных оболочек глинистых частиц. Кроме того, под действием постоянного тока разрушаются электроды, и продукты их разрушения, химически соединяясь с глинистыми частицами, увеличивают прочностные показатели грунта.

Цементация. Цементацию применяют для закрепления трещи­новатых и кавернозных скальных пород, крупнообломочных грун­тов и рыхлых крупно- и среднезернистых песков с коэффициен­том фильтрации >80 м/сут. Процесс заключается в нагнетании под давлением в предварительно пробуренные скважины или за­битые трубы цементной суспензии — цементного

молока.

Глинизация и битумизация. Эти способы применяют для уменьшения водопроницаемости трещиноватых скальных пород. При глинизации так же, как и при силикатизации, через погру­жаемые в грунт инъекторы диаметром 25... 35 мм нагнетают водную суспензию бентонитовой набухающей глины с содержа­нием не менее 60 % монтмориллонита. Предварительно в инъектор под давлением нагнетают 10... 20 л воды. Это необходимо для его промывки с целью лучшего заполнения пор грунта глинистым

раствором.

Битумизацию применяют при агрессивности и больших ско­ростях движения грунтовых вод (100 м/сут и более), когда не­возможно использовать цементацию из-за выноса раствора водой или его коррозии. Битум же химически стоек против любой агрес­сии, даже при больших скоростях течения воды хорошо при­липает к стенкам трещин и каверн и, заполняя их, делает водо­непроницаемыми.