Современные технологии закрепления грунтов

Обновлено: 05.10.2024

Для повышения прочности оснований и снижения деформаций зданий и сооружений применяют различные способы закрепления грунтов оснований.

В зависимости от технологии закрепления и процессов, происходящих в основании способы закрепления можно разделить на три основные группы: физико-химические, химические и термические.

Применение того или иного способа повышения прочности основания зависит от инженерно-геологических условий, конструкции здания и его фундамента, причин, вызывающих усиление, и других местных условий.

К физико-химическим способам закрепления грунтов, используемых при повышении прочности оснований, можно отнести: цементацию, упрочнение грунта негашеной известью и другие методы.

Цементация грунта заключается в том, что частицы грунта скрепляются цементным раствором, который нагнетается через инъектор или скважину в поры грунта. Таким образом, пористый грунт может быть превращен в сплошной монолит или отдельные столбы из цементированных грунтов.

Цементацию применяют для закрепления трещиноватых скальных пород, гравелистых и песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 50—200 м/сут.

Для нагнетания в грунт используют цементные растворы. При наличии крупных пустот применяют цементно-песчаные растворы.

Применяют также цементно-глинистые смеси. Обычно берут высокодисперсную глину в количестве 50—100 % массы цемента.

Для приготовления инъекционных растворов должен применяться обыкновенный портландцемент, обеспечивающий наибольшую плотность цементного камня. Растворы приготовляют в растворосмесителях РМ-500, РМ-750, МГ2-4Х, СМ-243Б.

При больших глубинах закрепления оснований инъекционные скважины бурят станками ударно-канатного, ударно-вращательного, колонкового и ударно-поворотного бурения. Способ бурения выбирается в зависимости от категории грунтов.

При цементации песчаных грунтов на глубину до 5 м применяют инъекторы, погружаемые в грунт с помощью отбойного молотка.

Инъекторы состоят из наконечника, штанги и наголовника. Наконечник представляет собой заостренную трубу с отверстиями по ее поверхности. Штанга состоит из цельнотянутых толстостенных труб диаметром 25—74 мм, разделенных на звенья длиной 1 —1,5 м. Звенья наращиваются по мере погружения труб в грунт. Наголовник состоит из муфты — стакана, навинчиваемого на последнее звено штанги и воспринимающего удары при погружении инъектора в грунт.

Иногда для нагнетания используют циркуляционные инъекторы, состоящие из двух труб: внутренней и наружной. По внутренней трубе подается раствор, по наружной удаляется избыток его в бак или растворосмеситель.

Циркуляционный инъектор устанавливают в заранее пробуренную скважину. Между стенкой скважины и инъектором укладывают резиновую прокладку, предотвращающую вынос раствора наружу.

Для инъецирования растворов применяют грязевые двухцилиндровые насосы производительностью 16—18 м3/ч, развивающие давление 4—6,3 МПа, типов Гр-216/40, НГр-250/50 и ПГр; буровые трехплунжерные насосы 9МГр, НБЗ-120/40, НБ4-320/63 производительностью 7—60 м3/ч, развивающие давление 4—10 МПа, и диафрагменный насос С-317А производительностью 6 м3/ч, развивающий максимальное давление 1,5 МПа.

Растворопроводы к инъекторам следует монтировать из водопроводных или газовых труб. Длина растворопровода не должна превышать 20—25 м. В качестве растворопро-водов можно применять рукава на давление до 0,7 МПа — небронированные, при большем давлении бронированные.

Скважины следует бурить и инъецировать способом последовательного сближения — очередями. В 1-й очереди расстояние между скважинами принимается в пределах 6—12 м, а при каждой следующей очереди расстояние между скважинами сокращается в 2 раза. Работы по цементации оснований выполняют следующими способами: на полную глубину, нисходящими зонами и восходящими зонами.

Нагнетание раствора в пустоты грунта должно продолжаться непрерывно до заполнения цементируемых пустот и появления отказа в поглощении раствора. За отказ следует принимать снижение расхода раствора до 5—10 л/мин при избыточном давлении раствора у устья скважины 0,1—0,5 МПа.

Негашеная известь способна не только подсушивать увлажненные грунты, но и значительно изменять некоторые их инженерно-геологические свойства. Основное свойство негашеной извести — ее способность схватываться и затвердевать при взаимодействии с водой. При гидратационном твердении она связывает химически и адсорбционно большие массы воды. В ходе гидратации негашеная известь связывает 32% воды от своего первоначального веса. Вносимая в грунт молотая негашеная известь взаимодействует с водой и тонкодисперсной частью его, в результате чего она оказывает влияние на грунт и как осушающая добавка, и как вяжущее вещество.

Основными процессами, обеспечивающими повышение прочности в начальный период твердения грунтоизвести, считают кристаллизацию гидроокиси кальция, а при длительных сроках взаимодействия извести с грунтом - кристаллизацию и карбонизацию. Важным фактором роста прочности на первом этапе твердения грунтоизвести является образование соединений типа гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.

Известь и песок можно использовать для глубинного уплотнения и уплотнения водонасыщенных лессовых грунтов посредством грунтовых свай. Особенность известковых свай заключается в трехкратном увеличении объема извести при ее гашении в скважине. Развивающееся при этом давление уплотняет стенки скважин.

Иногда для укрепления основания используют растворы на основе расширяющегося цемента. В грунте бурят скважины диаметром 10 см. Скважины размещают друг от друга на 3—4 диаметра сваи и заполняют раствором состава: 50% цемента, 25% песка и 25% негашеной извести.

Наиболее распространенными способами химического закрепления оснований являются: силикатизация, электросиликатизация, газовая силикатизация, смолизация.

Силикатизация является одним из наиболее эффективных способов химического закрепления грунтов. Она позволяет в короткие сроки, надежно и с меньшими трудовыми затратами приостановить развитие недопустимых осадок основания.

Основным материалом для силикатизации является жидкое стекло, т. е. коллоидный раствор силиката натрия (Na20„Si02+mH20). Жидкое стекло характеризуется следующими данными: плотность 1,33—1,35 г/см3, вязкость при 20°С 40—50 мПа-с, с водой смешивается быстро и в любых соотношениях. В результате разбавления вязкость жидкого стекла сильно снижается, а проницаемость — возрастает.

В зависимости от физико-механического состояния грунтов применяется одно-и двухрастворная силикатизация грунтов.

Однорастворная силикатизация основана на введении в грунт гелеобразующего раствора, состоящего из двух или трех компонентов. Получили распространение силикатно-фосфорно-кислые, силикатно-алюмосер-но-кислые, силикатно-фтористосерно-кислые и другие рецептуры.

Особое место занимает силикат-но-кремнефтористо-водородная. Компонентами закрепляющего раствора являются силикат натрия и кремне-фтористо-водородная кислота повышенной концентрации. Применение этой рецептуры позволяет получить прочность грунта 2—4 МПа. Этот состав может быть применен для закрепления малопроницаемых мелких песков.

Однорастворный способ силикатизации применяется для закрепления лессовых просадочных грунтов.

Физико-химический процесс силикатизации лессовых грунтов основан на хорошем проникании силикатного раствора в грунт и взаимодействии щелочного раствора силиката натрия с лессом, в результате чего происходит мгновенная обменная реакция между катионами натрия и катионами кальция коллоидного поглощающего комплекса лессового грунта.

Двухрастворный способ ссликатизации применяется для закрепления песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 5—80 м/сут и заключается в поочередном нагнетании в грунт двух растворов: силиката натрия (крепитель) с плотностью 1,35—1,44 г/см3 и хлористого кальция (отвердитель) с плотностью 1,26—1,28 г/см3.

В результате химической реакции между этими растворами образуется гель кремниевой кислоты, придающий грунту в короткие сроки высокую прочность (до 2—6 МПа) и водонепроницаемость.

Электросиликатизация грунтов основана на введении в грунт под напором раствора жидкого стекла с одновременным воздействием электрического тока. Электросиликатизация предназначена для закрепления переувлажненных мелкозернистых песков и супесей с коэффициентом фильтрации 0,005—0,2 м/сут. Она основана на сочетании двух методов воздействия на грунт — силикатизации и электрической обработки.

Для электросиликатизации грунтов в грунт забивают электроды-инъекторы. Крайние инъекторы являются катодами, центральный инъектор — нейтральный, остальные два служат анодами. Раствор нагнетается во все инъекторы, кроме крайних, что увеличивает нагнетание раствора в грунт в 4—25 раз. При этом прочность грунта возрастает до 0,5—1,5 МПа.

Электросиликатизацию ожно широко применять для закрепления слабых грунтов.

Газовая силикатизация основана на применении в качестве отвердителя силиката натрия углекислого газа. Существует два варианта этого способа — без предварительного и с предварительной обработкой песчаного грунта углекислым газом. По первому варианту закрепление грунтов ведется по схеме: грунт-(-раствор силиката натрия + С02; по второму: СО2 + + грунт -4- раствор силиката натрия+ + СО2. Последний вариант более эффективен, так как дает довольно высокую прочность (до 2 МПа) и в 150—500 раз снижает водопроницаемость грунта.

Газовая силикатизация позволяет закреплять песчаные грунты с различной степенью влажности, имеющих коэффициент фильтрации 0,1—0,2 м/сут, а также лессовые грунты.

Газовая силикатизация выполняется по следующей технологии. В грунт через забитые инъекторы или специально оборудованные скважины подается раствор силиката натрия, затем туда же нагнетается под небольшим давлением (0,05—0,2 МПа) углекислый газ в количестве 2—3 кг/м3. С помощью углекислого газа осуществляется перемещение неотвержденной части силикатного раствора в незакрепленный грунт, в результате чего при обычных расходах силикатного раствора объем закрепленного грунта увеличивается в 2 раза.

Смолизация грунтов представляет собой закрепление песчаных и лессовых грунтов синтетическими смолами.

Закрепление песчаных грунтов карбамидной смолой разработано проф. Б. А. Ржаницыным. Сущность способа состоит в том, что водный раствор смолы 22—25%-й концентрации с добавкой в него 3—5%-ного раствора соляной кислоты нагнетают под давлением 0,3—0,5 МПа в грунт, который закрепляется в результате образования геля.

Смолизация грунтов применяется для закрепления сухих и водона-сыщенных песков с коэффициентом фильтрации 0,5—50 м/сут. При наличии в песках глинистых частиц (1 — 3%) и карбонатов (1—3%) песок предварительно обрабатывают 3%-м раствором соляной кислоты. Преимущество этого способа состоит в том, что его применение обеспечивает высокую (до 3,5 МПа) прочность закрепленного песка на осевое сжатие.

Смолизация применяется для закрепления лессовых грунтов с коэффициентом фильтрации 0,1—2 м/сут.

Карбамидные смолы обладают хорошими свойствами смешиваться с водой в любых соотношениях, давая при этом растворы малой вязкости. Закрепляющий раствор состоит из двух компонентов — разбавленной карба-мидной смолы КМ или МФ и соляной кислоты. Время гелеобразования легко регулируется количеством вводимого отвердителя.

Для закрепления грунтов применяют метод инъекции. Инъекция раствора осуществляется под давлением через трубы-инъекторы, погруженные в грунт. Раствор, нагнетаемый в однородный грунт через одиночное отверстие в трубе, распространяется равномерно по всем направлениям, и конфигурация закрепленного грунта в этом случае будет близка к форме шара.

При нагнетании химического раствора через инъектор с отверстиями, расположенными по всей его длине (0,8—1 м), объем закрепленного грунта практически принимает форму цилиндра.

Радиус закрепления при силикатизации и смолизации грунта назначается в зависимости от вида и водонепроницаемости грунтов.

Длину действующей (перфорированной части инъектора) или инъекционной скважины принимают для грунтов однородного сложения равной 1 м, для грунтов неоднородного сложения — 0,5 м. При закреплении однородных просадочных суглинков через инъекционные скважины величина / может быть увеличена до 3 м.

Режим нагнетания закрепляющих реагентов (удельные расходы, давления, последовательность нагнетания в плане и по глубине) назначают в зависимости от водопроницаемости грунтов, инженерно-геологических условий участка и характера решаемой задачи.

От режима нагнетания зависит выбор необходимого оборудования.

В основу расчета параметров инъекции при силикатизации и смолизации положен объем закрепленного грунтового массива от единичной инъекции в форме условного цилиндра радиусом г и высотой U, равновеликий объему действительного закрепленного массива в форме, близкой к эллипсоиду вращения (рис. 5.10,а). Радиус цилиндра условно называется радиусом закрепления, а его высота представляет собой величину перемещения действующей части инъектора вдоль оси от одной единичной инъекции. Расчет параметров позволяет получить сплошной закрепленный массив

Для сплошного закрепления массива грунта инъекторы располагают в шахматном порядке.

Инъекторы погружают в пробуренные скважины или в грунт, забивая их с поверхности или вдавливая. Для забивки применяют пневматические молотки СМ-506 и ПЛ-1.

Схемы зон закрепления в плане бывают: ленточные, сплошные, прерывистые, столбчатые, кольцевые, фигурные.

Для получения сплошного закрепления инъекторы располагают в шахматном порядке. При закреплении относительно однородных грунтов инъекцию химических растворов производят снизу вверх, извлекая инъектор через определенные интервалы расстояния по вертикали. Когда верхние слои грунта сильнопроницаемы, грунт закрепляют заходками сверху вниз. Для предотвращения выхода раствора на поверхность оставляют защитный слой грунта толщиной не менее 1,0 м.

Давление при нагнетании закрепляющих растворов в грунт должно быть меньше предельного, при котором могут возникать разрывы закрепляемого грунта и прорывы раствора за пределы закрепляемого контура.

В лессовых грунтах величина давления нагнетания жидкого стекла не должна превышать 0,5 МПа. Давление при нагнетании газа для активизации песка должно быть не выше 0,15—0,2 МПа, а при нагнетании газа для отверждения силикатного раствора — не более величины давления при нагнетании силикатного раствора.

Для нагнетания закрепленных растворов следует применять насосы, пневматические баки или установки на базе дозаторных агрегатов. Последние позволяют осуществлять непрерывное приготовление и нагнетание раствора с регулированием его плотности и расхода. Закрепление может проводиться через буровые скважины, которые следует бурить на двойном расстоянии друг от друга, т. е. через одну. После завершения нагнетания по первой группе скважин производят бурение скважин второй очереди и нагнетание в них раствора.

Схемы производства работ выполняют с учетом конструктивных решений зданий и способов закрепления оснований. При сплошном закреплении грунтов в массивах силикатизацией или смолизацией растворы нагнетают в грунты в порядке последовательного расположения рядов инъекторов. В рядах нагнетание осуществляется через один инъектор в две очереди.

Для закрепления оснований может быть использован метод винтового продавливания скважин спиралевидными снарядами. Закрепление массивов с применением этого метода ведут в определенной последовательности. Вначале в грунте спиралевидным снарядом проходят первичную скважину диаметром, меньшим заданного, а затем скважину заполняют закрепляющим материалом. После этого по оси первичной скважины снарядом большего диаметра проходят скважину проектного диаметра, вдавливая закрепляющий материал в грунт. Под напором погружаемого снаряда закрепляющий материал проникает в грунт через стенки скважины и ее дно. При этом происходит частичное перемешивание закрепляющего материала с грунтом, что способствует образованию вокруг скважины оболочки повышенной прочности.

В качестве твердеющей смеси может быть использована любая композиция, отверждающаяся с грунтом, например химические реагенты, применяемые для химического закрепления грунтов (фенолформальдегидная, карбамидная и другие смолы, жидкое стекло), а также цементно-песчаные и цементные растворы.

Для предотвращения выдавливания закрепляющего материала из скважины на поверхность первичную скважину заполняют закрепляющим материалом на 1 —1,5 м ниже ее устья, а диаметр первичной скважины должен быть менее 0,8 диаметра проектной скважины. В зависимости от характера грунтовых напластований закрепление можно выполнять выборочно на отдельных участках, причем толщина закрепляемых слоев по длине скважины может быть различна.

После окончания упрочнения грунта скважины заполняют грунтом или другим материалом с уплотнением.

Термическое закрепление грунтов основано на термической обработке грунтов газообразными продуктами горения жидкого или газообразного топлива, сжигаемого у устья скважины или непосредственно в толще грунта. Термическое закрепление грунтов применяют для ликвидации просадочных и пучинистых свойств оснований, укрепления откосов насыпей и выемок и устройства фундаментов из обожженного грунта. При этом применяют различные виды топлива: природный газ, соляровое масло или твердое топливо.

Основными составными частями нагревательной установки являются генератор сжатого воздуха и форсунка. В качестве генератора сжатого воздуха при больших объемах работ используют воздуходувки производительностью 26 м/мин, а при небольших объемах работ — компрессоры типа РК производительностью 9 м3/мин с рабочим давлением 0,15 МПа.

Форсунка (горелка) представляет собой трехполостный рабочий орган. В первой полости находится запорная игла, которая регулирует расход топлива, вторая полость служит для подачи воздуха, предназначенного для распыления топлива и отбрасывания факела; третья полость предназначена для охлаждения корпуса форсунки воздухом.

Обжиг скважин начинается с разогрева ее верхнего участка, что необходимо для создания фронта воспламенения топлива.

Проект производства работ по термическому укреплению оснований должен содержать следующие материалы: технологические карты и схемы, график производства работ, расчет технологических параметров обжига, проект временного газопровода и временной электросети, методику контроля качества термической обработки грунтов и мероприятия по технике безопасности.

У лессовых просадочных грунтов, подвергнутых термическому воздействию, полностью ликвидируются просадочные свойства и размокаемость, во много раз повышается сцепление и сопротивляемость сдвигу.

В данной статье приводится краткий обзор современных методов и видов закрепления грунтов.

Известно, что грунты — это искусственные изменения строительных свойств природных грунтов, применяемых в строительном комплексе и обладающие различными физическими свойствами и способами их залегания. Так, для искусственного изменения грунтов необходимо увеличение их устойчивости, прочности, улучшения проницаемости, сжимаемости, и уменьшения природной чувствительности грунтов к изменению внешней среды, особенно влажности.

Усиляемые грунты должны обладать достаточной природной проницаемостью. Мы знаем, что суглинистые и глинистые грунты в связи с низкой проницаемостью очень плохо поддается химическому закреплению, соответственно, хорошо фильтрующие грунты поддаются закреплению, внедряя в их поры вяжущие вещества. Метод закрепления выбирается в зависимости от грунтовых условий района строительства и производственных возможностей их выполнения.

Существующие разработанные химические способы закрепления очень эффективны для улучшения свойств грунтов под фундаменты существующих построек. Это обусловлено тем, что изменение грунта под фундаментом в камневидное состояние проходит без нарушения эксплуатации здания и сооружения.

Закрепление грунтов является актуальной проблемой современного этапа проведения строительных работ на площадке. В крупных и быстро растущих городах последние несколько лет наблюдается тенденция к замачиванию грунтов техногенными водами, что приводит к ослаблению фундаментов.

Химическое закрепление долговечно и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами. Основными преимуществами являются простота производства работ; портативность применяемого оборудования; короткие сроки выполнения работ; возможность закрепления грунта на любой глубине без проведения каких-либо специальных выработок и земляных работ; вероятность проведения подземных работ без прекращения эксплуатации здания или сооружения.

Как один из видов производства строительных работ закрепление грунтов в самом общем виде представляет собой целенаправленное искусственное преобразование строительных свойств грунтов посредством их химической или физико-химической, механической и термической обработки, с применением соответствующих технологий [1].

В зависимости от способа обработки грунтов, в результате которого улучшаются их свойства, закрепление грунтов подразделяется на следующие виды:

– химическое — когда его основу составляют химические и физико-химические процессы, возникающие в грунтах в результате введения в них определенных химреагентов;

– электрохимическое закрепление, основанное на вторичных химических и физико-химических явлениях электролиза, возникающих в грунтах под действием внешнего поля постоянного электрического тока;

– термическое закрепление, когда улучшение свойств грунтов достигается в результате их обжига в скважинах раскаленными газами или электропрогревом;

– термоконсолидация глинистых водонасыщенных грунтов, когда улучшение строительных свойств достигается самоуплотнением грунтов, обусловленным их нагревом в пределах 50–80 °С.

Так, химическое закрепление в зависимости от способа введения в грунты химических реагентов имеет два направления:

– инъекционное химическое закрепление, когда реагенты в виде растворов или газов вводятся в грунты без нарушения их естественного сложения нагнетанием под давлением;

– буросмесительное закрепление грунтов, осуществляемое с нарушением их естественного сложения, механическим перемешиванием с цементами или другими химическими реагентами и добавками при бурении скважин большого диаметра.

К первому направлению относятся способы силикатизации, смолизации, цементации; второе представлено способом буросмесительного закрепления илов и других сопутствующих им грунтов.

Каждый из способов закрепления имеет свою область применения, строго ограниченную номенклатурой грунтов и определенными характеристиками, а именно: водопроницаемостью и химическими свойствами для всех грунтов, степенью влажности и емкостью поглощения для глинистых грунтов и др.

Основные способы закрепления грунтов и примерные границы их практического применения по номенклатуре, влажности и водопроницаемости приведены в таблице 1.

Силикатизация и смолизация грунтов, в свою очередь, дифференцируются на ряд конкретных способов, которые различаются между собой химической технологией (рецептурой) и целенаправленно применяются для закрепления определенных разновидностей песчаных и просадочных грунтов сообразно их природным свойствам.

Закреплением указанными выше способами достигается значительное повышение несущей способности, прочности и устойчивости всех видов грунтов, с одновременным обеспечением их водостойкости, что открывает большие возможности для практического применения этих способов при строительстве в слабых грунтах.

Для всех без исключения фильтрующих грунтов закрепление позволяет уменьшать или практически полностью устранять их водопроницаемость, что расширяет область его практического применения в качестве противофильтрационных мероприятий, а также мероприятий против неустойчивости этих грунтов в водонасыщенном состоянии, при подземных строительных работах [2].

Номенклатура влажности иводонепроницаемости

Природная степень влажности

Коэффициент фильтрации, м/сут

Просадочные лессы, лессовидные и некоторые виды покровных суглинков

Независимо от влажности

Пустоты большого размера.

крупнообломочные и гравелистые песчаные

Для скальных 0,01 Для нескальных 50

Илы. а также сопутствующие им глины в суглинки мягкопластичной, текучепластичной, текучей консистенции, рыхлые и средней плотности пески

Независимо от водопроницаемости

Просадочные лессы и лессовидные суглинки, непросадочные суглинки и глины

Независимо от водопроницаемости

Разработанные лабораторией и применяемые в строительстве химические способы закрепления гравий-илистых, песчаных, суглинистых и глинистых грунтов основаны на инъекции, т. е. нагнетании химических растворов в грунт. Очевидно, что процесс нагнетание может быть осуществлен только при условии, когда закрепляющие растворы будут проникать в грунт без нарушения его структуры. Отсюда следует, что технология определяет границы применимости того или иного способа. В первую очередь это связано с вязкостью нагнетаемых растворов, единичным расходом и давлением при нагнетании. Одновременно с этим границы применения способов должны учитывать также радиус закрепления, прочность создаваемого массива грунта или степень снижения его водонепроницаемости. Нижняя граница применения способа указывает на обеспечение необходимого радиуса закрепления, а значит и монолитного закрепления или уплотнения грунта [3].

Границы применения всех способов даны по коэффициенту фильтрации (рис.1).

Одновременно с этим некоторые из способов сообщают закрепленному грунту различные свойства; по ним способы можно разделить на следующие классы:

1) Резко изменяют строительные свойства закрепленного грунта и значительно повышают его механическую прочность и водонепроницаемость;

2) Сообщают закрепляемому грунту только водонепроницаемость;

3) Увеличивают водоустойчивость и плотность грунта.

$C:\Ilya\AppData\Local\Temp\FineReader12.00\media\image14.jpg$

Рис. 1. Классификация химических способов закрепления грунтов проф. Б. А. Ржаницына: 1 — закрепление с прочностью от 10 до 50 МПа; 2 — уплотнение с прочностью от 2 до 5 МПа; 3 — стабилизация; 4 — кислый гель; 5 — щелочный гель.

Из данных приведенных на рисунке видно, что цементацию следует применять для прочного закрепления гравелистых и песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации от 80 до 500 м/сут. Нижний предел характеризуется крупными песками, в поры которых могут проникать частицы цемента современного помола. Для придания водонепроницаемости песчаным грунтам, в которых применение цемента физически невозможно, его заменяют силикатными глиносиликатными растворами, которые могут придавать водонепроницаемость песчаным грунтам с коэффициентом фильтрации от 20 до 100м/сут.

Прочное закрепление песчаного грунта осуществляется путем применения двухрастворного способа силикатизации. Этот способ целесообразно применять в грунтах с коэффициентом фильтрации от 2 до 80м/сут.

Ряд однорастворных способов силикатизации может применяться в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 5м/сут. Эти способы сообщают грунтам, главным образом, водонепроницаемость. Однорастворный способ силикатизации с применением кремнефтористоводородной кислоты сообщает песчаным грунтам значительную прочность и водонепроницаемость и может быть применен в грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 20м/сут.

Одонорастворный способ силикатизации, при котором используется химически активные вещества самого грунта, разработан для закрепления просадочных лессовых грунтов. Способ применим в просадочных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 2,0м/сут, причем влажность его не должна превышать 17 %, т. е. толща лесса должна находиться выше уровня грунтовых вод. При большой влажности, порядка 20–22 %, применяется газовая силикатизация, когда сначала в грунт нагнетается углекислый газ, затем силикат и затем опять углекислый газ. Проведение этих работ может осуществляться только весьма опытными специалистами. В результате применения газовой силикатизация грунту сообщается прочность и водоустойчивость.

Прочное закрепление песчаных грунтов с приданием массиву водонепроницаемости выполняется способом смолизации, если грунт имеет коэффициент фильтрации от 0,5 до 20м/сут.

Что касается способа электрохимического закрепления, то его применение позволяет придать глинистым грунтам водоустойчивость, т. е. ликвидировать размокание и набухание грунта в воде. Область применения этого способа ограничивается следующими значениями коэффициента фильтрации: при двухрастворной электросиликатизации от 0,05 до 0,2 м/сут, при однорастворной — от 0,005 до 0,2 м/сут.

Таким образом, существует несколько способов закрепления грунтов: цементация, силикатизация, смолизация, термический способ, электрохимический, битумизация, глинизация, импульсный метод.

Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.01–83). — М.: Стройиздат, 1986.
Ананьев В. П., Воляник Н. В. Инженерное грунтоведение и техническая мелиорация грунтов: Учебное пособие. Ростов-на-Дону: РГАС, 1994. — 87с
Ржаницын Б. А. Химическое закрепление грунтов в строительстве.-М.: Стройиздат, 1986–264с.

Основные термины (генерируются автоматически): грунт, коэффициент фильтрации, способ силикатизации, закрепление грунтов, влажность, закрепление, прочное закрепление, свойство, химическое закрепление, естественное сложение.

Ровный участок под строительство не означает, что застройщику не придётся столкнуться с трудностями при возведении дома. Поэтому каждые проектные работы основываются на ряде исследований, одно из которых касается определения типа грунта.

Механическое усиление основания

Такой вариант подойдет для стабилизации грунта при новом строительстве. Использовать его для ремонта затруднительно без разборки фундаментов. Для предотвращения подвижек и деформаций можно применять один из следующих способов механических воздействий на почву:

Частичная замена грунта и устройство песчаных подушек. Чтобы усилить очень слабые грунты таким методом, потребуется вложить много усилий. Но для не достаточно прочных оснований вариант поможет предотвратить деформации и ослабить воздействие морозного пучения.
Трамбовка и уплотнение. Мероприятия проводятся с помощью катков или виброинструментов. Также возможно укрепить грунт плитами, сбрасываемыми с большой высоты.
Грунтоцементные сваи (цементация путем смешения цементного раствора с грунтом буросмесительным способом). Этот способ активно используется при строительстве подземных сооружений, защите склонов от обрушения. Суть заключается в том, что одновременно с работой бура в грунт подается закрепляющий раствор, который перемешивается с почвой и застывает. Вариант подойдет для слабых торфяных грунтов. Вместо грунтоцементных свай иногда используют железобетонные буронабивные. Шаг элементов назначается небольшим, они устанавливаются практически вплотную друг к другу.

Механические методы укрепления грунтов достаточно трудоемки и требуют наличия специальной техники. При строительстве своими руками в большинстве случаев они не применимы.

Методы усиления

Схема усиления фундамента цементацией

Из наиболее надежных и популярных технологий усиления оснований можно перечислить такие:

Укрепление торкрет-бетоном – применение этого способа основано на покрытии ремонтируемой поверхности раствором, подающимся под большим давлением. Такой метод ремонта используется главным образом при укреплении кирпичных и бутовых фундаментов. Основные рабочие процессы: На глубину заложения фундамента роется шурф шириной 1,5-2 м, чтобы можно было опустить в него специальное оборудование (пушку), и нанести бетонную смесь,
Уширение подошвы также делается освобождением фундамента от наружного слоя грунта, после чего к старому основанию сваркой крепится арматура, которая одним концом вбивается в фундамент, а другим заводится в опалубку, заливаемую бетонным раствором,
Укрепление фундамента обустройством железобетонной рубашки. Процесс заключается в заливке бетона, который нужно доставить в траншею, прокопанную по всему периметру основания и укрепленную армирующим каркасом. Бетон заливается в дощатую опалубку,
Усиление сваями – на ослабленных разрушением участках бурятся наклонные скважины, в отверстиях связывается армокаркас, бетон в скважины подается под давлением,
Технология усиления основания цементацией: при первых признаках деформации или разрушения фундамента на разрушенных участках в грунте роются или бурятся скважины. Бетонным раствором пир помощи специальных инъекторов через скважины в фундаменте или в грунте заливают все пустоты.

Из всех вышеперечисленных методик цементация представляется простейшим и дешевым способом усиления фундамента дома. Кроме того, инъекции могут применяться к разным типам оснований: к ленточному или плитному фундаменту, к свайному или столбчатому, и делать это можно как для крупных мощных сооружений, так и для частных строений.

Укрепление буроинъекционными сваями

На что обращать внимание при выборе материалов. Какую технологию выбрать?

Необходимые материалы и технологии укрепления грунта индивидуальны в каждом отдельном случае и зависят от особенностей самого объекта: геологии участка, интенсивности уклона, уровня грунтовых вод и цели дальнейшей эксплуатации.

Грамотно подобранные материалы и соблюдение технологии их применения гарантирует устойчивость грунта и долговечность в процессе эксплуатации.

Химическое закрепление грунтов

Химическое закрепление грунтов нашло широкое применение для решения задач в разных областях строительства. Суть данного метода заключается в нагнетании в грунты, обладающие достаточной проницаемостью, вяжущих минеральных или полимерных составов. Использование данной технологии показало, что она особенно эффективна для увеличения несущей способности грунтов, заполнения пустот, уплотнения разуплотненных грунтов на стадии подготовки строительной площадки и при ремонте и усилении фундаментов существующих зданий, сооружений. Закрепление грунтов в зоне фундаментов существующих зданий необходимо также при проведении работ по выемке грунта при ремонте или прокладке инженерных коммуникаций и разработке котлованов.

Песчаные грунты, обладающие высокой проницаемостью, хорошо подходят для химического закрепления в отличие от глинистых и суглинистых грунтов с низкой проницаемостью.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили такие технологии химического закрепления грунтов:

цементация;
силикатизация;
смолизация.

Когда необходимо усиление грунтов основания

Выделяются несколько типовых обстоятельств, требующих вмешательства профессионалов, применяющих инъектирование укрепления грунтов цементом:

при восстановлении свойств несущей конструкции разрушающегося здания;
во время организации строительных работ в потенциально-опасной зоне, имеющей плохие инженерно-геологические характеристики;
при увеличении нагрузки здания на основание в результате проведенных работ по перепланировке, реконструкции, надстройках и возведении дополнительных этажей;
при допущенных ошибках строителей при возведении несущих конструкций;
при негативном влиянии грунтовых вод;
во время температурных колебаний;
при неравномерной усадке строения.

Какие методы укрепления используются профессионалами

Для реализации задуманной идеи под каждый объект, с учетом его конструктивных особенностей, а также свойств материалов, из которых состоит фундамент, разрабатывается индивидуальный проект для улучшения характеристик грунта.

К физическим и химическим способам, используемым профессионалами, следует отнести:

Силикатизацию. В грунт и основание фундамента инъецируется смесь с содержанием жидкого стекла. Процесс происходит под определенным давлением. Нагнетание раствора осуществляется в специальные отверстия. В них вставляются трубы – инъекторы.
Цементацию. Закрепляет основания с определенным типом просадки. Они состоят из водонепроницаемой, трещиноватой скальной породы, лесса и песчинок крупных размеров. Для инъецирования используется водоцементный раствор. Смесь нагнетается благодаря определенному давлению. Она способна заполнить все имеющиеся поры в грунте, образовав основание высокой прочности.
Смолизацию. В грунт инъецируются синтетические и полимерные смолы. В их составе присутствуют отвердители. Данный способ усиливает пылеватые, мелкие пески, супеси и суглинки. Здесь инъекторы могут устанавливаться под разным наклоном и в любой плоскости – вертикально или горизонтально.
Глинизацию. По вышеописанным принципам в грунт нагнетается глинистая суспензия. Данный раствор снижает фильтрующие характеристики песчаных оснований. Грунт заиливается, создавая водоупорную зону.
Битумизацию. Также, как и при глинизации, происходит снижение фильтрационных характеристик грунта. Данный способ эффективен при высокой скорости грунтовых потоков. Различают холодную и горячую битумизацию. При горячем способе происходит нагнетание расплавленного битума. Холодная битумизация предполагает подачу битумной эмульсии.

Конструктивные методы усиления

Также усиливать грунты можно с помощью основных конструктивных методов:

Грунтовых подушек – слабонесущий грунт заменяется малосжимаемым песком, щебнем, шлаками.
Шпунтовых ограждений – предотвращает выпирание слабонесущих оснований. Ограждающая конструкция монтируется из свай.
Армирования. Повышает прочность и устраняет просадку. В почву внедряются высокопрочные элементы в виде бетона, железобетона и других.

Цементация, как самый распространенный способ укрепления грунтов

Технология цементации подразделяется на традиционную и струйную. При традиционной цементации происходит нагнетание в инъекционные отверстия ремонтной смеси. Смесь создается из цемента с различными добавками. При струйной цементации данную смесь под высоким давлением подают струей в почву.

Перед проведением работ представители компании-подрядчика составляют подробную смету. Расходы согласовывают с заказчиком услуги цементации. Цена на услугу формируется индивидуально. Она зависит от ряда факторов.

Виды георешёток

Выпускаемые георешётки классифицируются двумя видами, каждый из которых имеет свои разновидности. Основное отличие между ними обусловлено следующими факторами:

Первый вид представляет объёмная решётка, состоящая из трёхмерных ячеек. Выпускаемые модули представлены в разных размерах: от 10 до 25 м2. Для их установки предусмотрены фиксирующие элементы:

скобы (из стальной арматуры);

После проведённой укладки и крепления производится засыпка сот гравием, песком или щебнем. Допускается использование в качестве засыпки обычного грунта. Покрытие на укреплённом грунте данного вида сохранится до 50 лет.

Для изготовления объёмной решётки используются следующие материалы:

Плоская георешётка изготавливается из полипропилена. Её ячейки имеют форму прямоугольника и квадрата. Основной областью применения является дорожное строительство. Современный материал достойно заменяет старую технологию укрепления грунта с помощью укладки железобетонных плит. Полипропиленовая решётка также используется в промышленном строительстве (монтаж полов).

Глубинное уплотнение

Грунтовое основание уплотняют механически, с помощью устройства песчаных или грунтоизвестковых свай. Известь при гашении вследствие контакта с водой многократно увеличивается в объеме и давит на стенки скважины, сильно уплотняя грунт. Другие варианты уплотнения – установка жестких элементов либо вибротрамбовка.

Глубинное уплотнение оснований под уже построенными зданиями ведут через наклонные скважины. Ранее такие скважины бурились буровыми снарядами с последующей выемкой дробленой массы или пробивались сердечниками. Несовершенство бурения состоит в недостаточном уплотнении, а при пробивке возникает сильное динамическое воздействие и существуют сложности с извлечением сердечника из скважины.

Сейчас из-за указанных недостатков стараются применять более прогрессивные технологии усиления грунтов глубинным уплотнением – винтовое продавливание либо уже упомянутую струйную цементацию.

Сроки обработки и хранения персональных данных

6.1. Обработка персональных данных прекращается Оператором при достижении целей такой обработки, а также по истечении срока, предусмотренного законом, договором, или согласием субъекта персональных данных на обработку его персональных данных. При отзыве субъектом персональных данных согласия на обработку его персональных данных обработка осуществляется только в пределах, необходимых для исполнения заключенных с ним договоров и в целях, предусмотренных законодательством Российской Федерации.

Укрепление, усиление грунтов инъектированием и цементация грунтов – стабилизация цементом | ГК “Айпруф”

Особенности технологии и технические средства, применяемые при стабилизации и укреплении грунтов в строительстве дорог презентация, доклад

Строительство объектов различного назначения, будь то жилые дома, промышленные здания или дорожные развязки, на слабых грунтах сопряжено со значительными техническими трудностями, заключающимися в обеспечении стабильности грунтового основания. Для того чтобы улучшить качество грунта сегодня применяются различные методы. Самые современные из них – струйная цементация грунтов и инъекционное закрепление грунтов.

Технологический процесс при закреплении грунтов.

Работа заключается в искусственном целенаправленном преобразование строительных свойств грунтов путем нагнетания под давлением скрепляющих растворов.

Метод струйной цементации – нагнетание растворов на основе цемента
Методом силикатизации – нагнетание растворов на основе силиката натрия
Методом смолизации – нагнетание растворов на основе карбамидных смол

Параметры закрепления грунтов определяются на стадии проектирования на основании данных инженерно-геологических исследований, при этом нагнетаемые в грунты рабочие растворы и смеси не должны содержать взвешенных механических примесей, затрудняющих инъекцию и закрепление грунтов в целом. Для удаления взвесей растворы до их нагнетания в грунты заблаговременно отстаиваются, не допуская в дальнейшем перемешивания, или применяются соответствующие фильтры, а нагнетание гелеобразующих смесей производится только с применением фильтров.

Технология работ при инъекционном закреплении грунтов следующая:

бурение инъекционных скважин
оборудование скважин перфорированными металлическими трубами
приготовление раствора
нагнетание скрепляющих одно или двухкомпонентных растворов

Область применения

Закрепление грунтов по данной технологии одинаково применимо, как в промышленном, так и в гражданском строительстве:

для предварительного закрепления породы в основании проектируемых зданий и сооружений
для крепления откосов, при проходке подземных выработок и шахт
для устройства противофильтрационных завес
для ремонта канализационных коллекторов
для предварительного закрепления породы при строительстве автодорожных магистралей на слабых грунтах и другое

Инъекционный метод закрепления грунтов позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов - от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов при этом работы возможно осуществлять в стесненных условиях. В целом инъекционный метод закрепления грунтов повышает механическую прочность, устойчивость, уменьшает сжимаемость и водопроницаемость дисперсных вод.

Еще одним неоспоримым преимуществом инъекционного закрепления грунтов является чрезвычайно высокая его эффективность и предсказуемость результатов укрепления грунта.

Читайте также: