Методы целенаправленного закрепления грунтов

43 Методы целенаправленного закрепления грунтов

Искусственное закрепление грунтов — это такое воздействие на грунт, в результате которого повышается его прочность: он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, и применяется с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также укрепления оснований фундаментов. В строительстве применяется поверхностное — на глубине менее 1 м, и глубинное — на глубине в несколько метров, закрепление грунта.

 

Искусственное закрепление грунтов может выполняться: замораживанием, цементацией, силикатизацией, битумизацией, термическими и электрохимическими способами и др. Замораживание применяют в водонасыщенных грунтах (плывунах) при возведении фундаментов, сооружении шахт и др. Для замораживания грунта по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенные между собой трубопроводом, по которому нагнетают охлаждающую жидкость-рассол с температурой -20...-25 °С. Существенными недостатками метода являются временный эффект замораживания, длительный процесс оттаивания, необходимость разрабатывать весьма прочный мерзлый грунт. Однако технология замораживания хорошо отработана и способ широко применяется.

 

44 Ликвидация просадочных свойств грунтов

В процессе закрепления грунтов между твердыми частицами устанавливаются прочные, обусловленные вяжущим веществом, связи, которые в значительной степени увеличивают прочность грунта и уменьшают его сжимаемость.

 

Цементацию(нагнетание цементационного раствора подбольшим давлением) производят для закрепления грунтов, обладающих большой водопроницаемостью (трещиноватой скальной породы, гальки, гравия, гравелистого и крупного песка). Закрепление грунтов цементационным раствором в основном применяют для уменьшения их водопроницаемости, а в некоторых случаях — для увеличения прочности. Наиболее часто для цементации грунтов используют смесь цемента с водой, иногда в раствор добавляют тонкий песок.

 

Силикатизации. ( простая технология- со временем под действием агрессивных врд происходит вымываение смликатного камня из структуры грунта)Применяют дваметода грунтов — двухрастворный и однорастворный.

 

Двухрастворный метод силикатизации используют для закрепления песков крупных и средней крупности, обладающих коэффициентом фильтрации от 80 до 2 м/сут. При закреплении по двухрастворному методу в грунт последовательно нагнетают, например, растворы силиката натрия и хлористого кальция. В результате взаимодействия этих растворов выделяется гель кремниевой кислоты, являющийся вяжущим веществом. При двухрастворном методе в песок забивкой или вибрированием погружают инъектор (рис. 12.10), через который в грунт нагнетают раствор силиката натрия. Затем через этот же инъектор в грунт подают раствор хлористого кальция.

 

 

Слабо фильтрующие грунты с коэффициентом фильтрации 5...0,3 м/сут (пески мелкие и пылеватые) и лёссовые грунть» закрепляют однорастворным методом силикатизации,

При закреплении песков в инъектор нагнетают сложный раствор, состоящий, например, из силиката натрия и фосфорной кислоты» Лёссовые просадочные грунты с коэффициентом

 

фильтрации 0,1...2 м/сут закрепляют путем нагнетания в них одногораствора силиката натрия, так как в таких грунтах, как правило, имеются соли, способные взаимодействовать с ним.

Электрохимический метод.Слабые грунты(илы,глины

 

и суглинки, находящиеся в текучем

 

и текучепластичном состоянии), как правило, имеют коэффициент фильтрации меньше указанных величин. Чтобы ввести растворы силиката натрия и хлористого кальция, через такие грунты пропускают постоянный электрический ток, При пропускании тока в грунтах развивается электроосмос

 

— движение воды, находящейся в порах, от анода к катоду. СмолизацияРастворы синтетических смол,способных

 

твердеть в грунтах, молено нагнетать в поры грунта. После твердения смол грунт превращается в достаточно твердое тело. В качестве вяжущего вещества в настоящее время широко применяют карбамид-ную смолу с отвердителями.

 

Термический метод (высокая прочность, долговечность,-экология – дороговизна)Для обжига грунтав пробуренных скважинах сжигают топливо (газообразное, жидкое или твердое), в качестве которого используют обычно природный и иные горючие газы, соляровое масло, м'азут и др. С целью поддержания процесса горения в скважины подают воздух под давлением. Обжиг грунта продолжается 5... 10 дней. При расходе жидкого топлива 80..180 кг на 1м длины скважины вокруг нее образуется столб закрепленного грунта диаметром 1,5...3 м.Стоимость закрепления грунта обжигом во много раз меньше стоимости силикатизации и электрохимического закрепления грунта.

 

Битумизация и глинизация.Битумизацию применяютдля снижения водопроницаемости трещиноватой скальной породы. При этом в скважины нагнетают расплавленный битум или битумную эмульсию с коагулянтом. Битум тампонирует полости и трещины в грунте, фильтрация воды прекращается или сильно снижается. Глинизацию применяют для уменьшения водопроницаемости песков. Нагнетание глинистой суспензии в сравнительно тонкие поры песков приводит к выпадению в них глинистых частиц — к заилению песков. В результате коэффициент фильтрации песков уменьшается на несколько порядков.

 

49 Особенности устройства свайных фундаментов в лессовых просадочных грунтах Свайные фундаменты в лессовых просадочных грунтах применяются в том случае, если они позволяют обеспечить требуемые величины

абсолютных и относительных деформаций проектируемых зданий и обладают технико-экономическими преимуществами по сравнению с другими способами устройства фундаментов на просадочных лессовых грунтах. Проектирование свайных фундаментов в просадочных грунтах проводится с учетом возможного полного замачивания грунтов и с обязательной прорезкой сваями всей просадочной толщи.

 

В лессовых просадочных грунтах предпочтительно применение: забивных свай, полностью прорезающих просадочный слой и заглубляющихся в непросадочные грунты; набивных железобетонных свай с уплотненным забоем или устраиваемых в пробивных скважинах; буронабивных свай с уширенной пятой, опирающейся на непросадочный грунт.

 

Длина свай должна назначаться из условия их опирания на несжимаемые и мало сжимаемые грунты: скальные, полускальные, крупнообломочные, плотные песчаные и твердые глинистые. Возможность заглубления свай в другие непросадочные грунты должна особо строго обосновываться расчетами, как по несущей способности, так и по деформациям.

 

Проектирование фундаментов в просадочных грунтах начинается с детального анализа материалов инженерно-геологических изысканий, которые должны содержать: -сведения об относительной просадочности, -сведения о влиянии на проявление просадок пористости, влажности, содержания глинистых частиц, степени их агрегированности, состава цементационных связей;

 

-данные о натурных испытаниях свай статической нагрузкой на осевое вдавливание и выдергивание, методика их выполнения; -сведения о гидрогеологических условиях площадки

 

-данные опыта строительства и эксплуатации зданий и сооружений в аналогичных условиях.

 

В лессовых грунтах II типа по просадочности несущая способность свай должна определяться испытаниями натурных свай статической нагрузкой с замачиванием грунта на площадке шириной не менее глубины просадочной толщи, которое проводится в течение 4-6 мес. до проявления и стабилизации просадок. В лессовых грунтах I типа по просадочности несущая способность свай определяется испытаниями натурных или эталонных свай с локальным замачиванием грунта вокруг сваи.

 

Негативное (нагружающее) трение в лессовых грунтах II типа по просадочности определяется с учетом установленного изысканиями направления замачивания (снизу вверх или сверху вниз) на основании:

 

-испытаний прорезающих просадочные грунты свай, как незагруженных, так и загруженных постоянной нагрузкой, в период длительного замачивания; -испытаний полностью расположенных в просадочной толще

 

свай статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками.

 

В проектах необходимо предусматривать следующие мероприятия:

 

-снижение действия сил негативного трения на свайный фундамент путем применения обмазок на битумных мастиках, устройства вокруг сооружений или фундаментов ограждающих подземных конструкций и др.; -применение рихтовочных приспособлений, вывешивания и

 

рихтовки колонн, подкрановых путей, ферм перекрытия, что позволяет допускать повышенные абсолютные и неравномерные деформации; -применение дренажа, обеспечивающего стабилизацию уровня подземных вод;

-проведение наблюдений за осадками зданий и сооружений и изменением уровня подземных вод в период эксплуатации.