Классификация методов искусственного улучшения оснований

Методы искусственного улучшения оснований делятся на:

Механический (глубинное уплотнение грунтовыми и песчаными сваями, трамбование и виброуплотнение грунтов, замена грунтов основания более прочными грунтами, применение шпунтовых ограждений).

Физический (уплотнение грунтов при помощи понижения уровня грунтовых вод и вертикальный дренаж грунтов основания.)

Химический (цементация, электрохимическое и термическое закрепления грунтов, однорастворный и двухрастворный химические методы закрепления грунтов.)

Прочностные свойства грунтов в значительной степени зависят от пористости грунтов и от величины сцепления между частицами скелета грунта.

Увеличить прочность и уменьшить сжимаемость грунтов можно либо за счет уменьшения пористости грунта, либо путем увеличения сцепления между частицами скелета грунта.

Уменьшение пористости грунта достигается путем уплотнения грунта трамбовками, сваями и так далее.

Увеличение сцепления между частицами скелета создается при помощи термической обработки грунта, цементацией грунта различными химическими реагентами.

Уплотнение водонасыщенных грунтов может произойти только в процессе отжима воды из грунта. Поэтому для уплотнения водонасыщенных грунтов основания применяется дренаж или водопонижение.

 

 

Конструктивные методы улучшения свойств оснований. Устройство песчаных подушек, шпунтовых ограждений, боковых пригрузок, замена грунта. Армирование грунтов.

Конструктивные методы упрочнения грунтов направлены на изменение условий работы слабого грунта или применение конструктивных мероприятий, снижающих давление на слабый грунт:

Грунтовые (песчаные) подушки. Замена грунта

Если в основании залегают слабые грунты и их использование оказывается невозможным или нецелесообразным, то возможно экономичной может оказаться замена слабого грунта другим, т.е. применяют т.н. грунтовые подушки.

Шпунтовые конструкции.

Используются для улучшения условий работы грунтов как ограждающие элементы в основания сооружений. Шпунтовое ограждение является наиболее надежным, но и самым дорогим из существующих способов. Применяют шпунт при разработке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зданий. Шпунт, металлический или деревянный, забивают в грунт на глубину, превышающую глубину будущего котлована на 2...3 м,погружая через толщу слабых грунтов в относительно плотный грунт. И на песчаной подсыпке (дренирующий слой) в сопряжении со шпунтовым ограждением устраивается сооружение.,.Это исключает возможность выпирания грунта в сторону из-под фундамента, т.е. увеличивает его несущую способность, за счет того, что грунт приводит к уменьшению осадок.

Армирование грунта.

Метод армирования грунта заключается в введении в него специальных, армирующих элементов, уменьшающих его сжимаемость и увеличивающих его прочность. Армирование производится в виде лент или сплошных матов, выполненных из геотекстиля. Реже используется металлическая арматура Армирующие элементы должны обладать достаточной прочностью и обеспечивать необходимое зацепление с грунтом, для чего их поверхность делается шероховатой.

Боковые пригрузки.

Устройством пригрузок основания и низовой части откосов можно повысить устойчивость откосов, а также основание грунта под ее подошвой. Пригрузки выполняются из крупнообломочных или песчаных грунтов.

Уплотнение глинистых оснований статической нагрузкой с применением вертикального дренирования. Уплотнение грунтов при понижении грунтовых вод.

Уплотнение статической нагрузкой.

Применяется для уплотнения слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов (илы, глины, суглинки в текучем, текучепластичном состоянии).Сложность уплотнения таких грунтов обуславливается длительностью процесса отжатия избыточной поровой воды в глинистых грунтах.

Поэтому уплотнение статистической нагрузкой производят одновременно с устройством вертикальных дрен.

- Песчаные дрены

- Бумажные комбинированные дрены

Технология устройства вертикальных песчаных дрен аналогична технологии изготовления песчаных свай.

Бумажные комбинированные дрены имеют поперечное сечение 4×100 мм и состоят из полимерного жесткого ребристого сердечника и фильтрующей оболочки.

Дрена вводится в грунт в обсадной трубе прямоугольного сечения статическим вдавливанием (на глубину до 20м) их шаг 1,5 – 3,0м (для песчаных) и 0,6 – 1,5м (для бумажных комбинированных).

Метод эффективен при уплотнении водонасыщенных грунтов (лучше мелкие или пылеватые пески) на больших площадях

Уплотнение водопонижением.

Водовмещаемые грунты, которые способны отдавать воду из пор (илы, ленточные глины, заторфованные супеси, рыхлые пески и др.) можно уплотнить, понижая уровень подземных вод, например, путем откачки воды из скважин-фильтров.

Иглофильтровый способ искусственного понижения грунтовых вод реализуется с использованием легких иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем.

Вакуумный способ водопонижения реализуют применением вакуумных (эжекторных) водопонизительных установок. Эти установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах.

Электроосмос используют для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах.

Для понижения уровня грунтовых вод на глубину более 20 м применяют водопонижающие скважины. Скважины устраивают в обсадных трубах диаметром до 400 мм и оборудуют фильтрами. Воду из скважин откачивают высоконапорными насосами.

 

Методы закрепления слабых грунтов: химический, электрохимический, термический, цементация.

Условием применимости инъекционных методов закрепления является достаточно высокая проницаемость грунтов.

1. Цементация

Цементац ия осуществляется для закрепления крупно- и среднезернистых песков, а также трещиноватых скальных пород и выполняется путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. Забивные инъекторы – тампоны, опускаемые в пробуренные скважины. Цементация возможна и в водонасыщенных грунтах, но там где вода стоячая; если есть течение, то цементный раствор уносит. Метод цементации применим также для усиления конструкций самих фундаментов. Для этого в теле фундамента пробуривают шпуры, через которые в материал или кладку фундамента под высоким давлением нагнетается цементный раствор.

2. Термическое закрепление грунтов (обжиг).

Термическое укрепление грунтов заключается в обжиге лессовидных и пористых суглинистых грунтов раскаленными газами через пробуренные в грунте скважины диаметром 10...20 см. Скважины пробуривают в шахматном порядке на расстоянии друг от друга 2...3 м и на глубину до 15 м, сверху устье скважины заканчивается бетонным оголовком, в котором размещается форсунка для сжигания топлива.

3. Электрохимическое закрепление грунтов.

Электрохимическое закрепление грунтов. Это способ применяют для глинистых и илистых грунтов. В грунт параллельными рядами через 0,6...1,0 м забивают металлические стержни или трубы, по которым пропускают постоянный электрический ток напряжением 30...100 В и силой тока 0,5...7 А на 1 м вертикального сечения закрепляемого грунта.
.

4Силикатизация (химический способ) – последовательное нагнетание в грунт водного раствора силиката натрия (жидкого стекла) и ускорителя твердения (раствора соли хлора, обычно хлористого кальция).

. Битумизация применяется для закрепления песчаных и сильно трещиноватых грунтов, для прекращения через них фильтрации воды. Горячий битум нагнетают в грунт через инъекторы, установленные в пробуренных скважинах. К инъекторам, обогреваемым электрическим током, горячий битум подается из котлов насосом по трубам при давлении, достигающем 50...80 атм (5...8 МПа