Методы укрепления грунтов

Укрепление грунтов в близи фундамента может потребоваться как при новом строительстве, так и при ремонте уже существующего фундамента здания. Усиление основания необходимо для повышения несущей способности опорной части дома, предотвращения равномерных и неравномерных деформаций, появления трещин.

Своевременные мероприятия по усилению грунта позволят продлить срок службы фундаментов, предотвратить или отсрочить появление различных повреждений (трещины, сколы). Методов проведения работ существует большое количество. Выбор между ними зависит от масштаба проблемы и типа грунта на участке. К основным способам можно отнести:

• механический;
• электрохимический;
• инъектирование;
• термический;
• электроосмос.

При выполнении любых мероприятий необходимо руководствоваться СП 45.13330.2012, пунктами 16 и 17.

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.

Грунтоцементные сваи.

Механические методы укрепления грунтов достаточно трудоемки и требуют наличия специальной техники.

Электрохимический способ для глинистых и илистых почв, пылеватых песков

В этом случае в почву через трубы подаются специальные химические вещества. Одновременно выполняются три действия:

• прохождение электрического тока через грунт;
• подача в грунт растворов солей через электрод со знаком «+» (анод);
• откачка грунтовой воды через электрод со знаком «—» (анод).

При прохождении электрического тока область закрепления грунта насыщается различными солями. Почва при этом уплотняется. Среди всех способов закрепления основания под строящимися или существующими фундаментами электрохимический можно назвать одним из самых дешевых. Но увеличение стоимости электроэнергии приводит к повышению затрат на строительные работы.

Инъектирование сыпучих грунтов и болотистых почв

Метод актуален при необходимости укрепления песков и крупнообломочных пород. Суть заключается в введении в основание специального вяжущего вещества, которое надежно скрепляет сыпучий или слабый материал в единое целое. Перед выполнением работ стоит ознакомится с пособием к СНиП 3.02.01-83 по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве.

К преимуществам использования инъекционных установок можно отнести: малые габариты техники, сокращение буровых работ, возможность применения для труднодоступных мест и стесненных участков и высокую производительность. В зависимости от используемого раствора рекомендуемая область применения отличается:

• Цементация и битумизация инъекторами подойдут для связывания крупнообломочных и гравийных почв, размер фракции которых достаточно велик. В качестве рабочего материала также иногда используют глину с высокой прочностью.
• Силикатизация позволит усилить песчаные основания любой фракции. Закрепление грунта в этом случае проводится жидким стеклом. Также вариант применим для лессовых отложений. При выполнении мероприятий жидкое стекло можно заменить на смолу. Точный состав раствора для укрепления зависит от типа почвы.

Цементация грунта инъекцией.

Чаще всего раствор нагнетается в почву инъекторами через заранее пробуренные скважины. Основное оборудования для производства работ представлено буровыми установками, мощными насосами и миксерами для приготовления раствора.

Важно, чтобы частицы цемента свободно проходили между частицами основания. По этой причине метод нагнетания цемента, битума или жидкого стекла не подойдет для глинистых почв. Эти породы не пропускают даже воду.

Подбор раствора для выполнения мероприятий станет достаточно сложной задачей. Лучше доверить такое усиление фундаментов профессионалам. Кроме привычных составов возможно применение микроцементных и геополимерных растворов.

Термическое закрепление лессов

Для выполнения задачи применяются раскаленные газы. По этой причине усиливаемая порода должна обладать высокой газопроницаемостью. Грунты обжигают двумя методами:

• под отдельно стоящие фундаменты здания (столбы, сваи);
• весь массив под домом.

В обоих вариантах для термической обработки используют скважины, в которые помещается камера сгорания для топлива (солярка, горючий газ). Во втором случае скважины размещают так, чтобы границы зон упрочнения соприкасались.

Топливо моет сжигаться только в верхней части скважины или поочередно по всей ее высоте. Здесь все зависит от имеющегося оборудования. Во втором случае оно должно позволять перемещать камеру сгорания.

Схемы термического закрепления грунтов.

Температура обработки лессов не должна превышать 750—850°С. В противном случае порода станет непроницаемой для газов. Средняя продолжительность воздействия высоких температур составляет 5—12 суток. В результате принятых мер структура основания уплотняется, появляются прочные структурные связи, устойчивые к воздействию влаги.

Электроосмос для глин

Из-за низкой проницаемости глинистых оснований их усиление другими методами может быть затруднено. Способ электроосмоса отлично подойдет для водонасыщенных грунтов. Метод схож с электрохимическим, но не подразумевает использования специальных растворов.

При электроосмосе связанная вода стремиться к отрицательному электроду.

В грунт погружают два электрода (положительный и отрицательный). При пропускании тока происходит частичное уплотнение структуры. Связанная с почвой влага скапливается у отрицательного катода. Электрод должен быть выполнен в виде перфорированной трубы, через которую можно выполнить откачку жидкости.

Степень уплотнения зависит от времени воздействия электрического тока на основание. Одновременно метод позволяет укрепить основание и осушить его. Стержень-анод после выполнения работ частично разрушается.

Грамотное укрепление грунтов на этапе строительства или реконструкции позволит увеличить срок эксплуатации всего дома. Перед началом работ потребуется выполнить геологические изыскания и определить тип грунта на участке. При этом стоит руководствоваться ГОСТ «Грунты. Классификация».

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU.

Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер.

Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Методы закрепления грунтов – новости строительства и развития подземных сооружений

Закрепление грунтов — это искусственное изменение строительных свойств грунтов различными физико-химическими способами. Такое преобразование обеспечивает увеличение их прочности, устойчивости, уменьшение сжимаемости и водонепроницаемости. Существует два основных способа закрепления грунтов: поверхностное и глубинное.

Поверхностное закрепление выполняют на глубину до 1 м. При этом способе грунт предварительно разрыхляется, перемешивается с закрепляющими материалами (вяжущие, цемент, известь и др.) и затем уплотняется.

Глубинное закрепление предусматривает обработку грунтов без нарушения их естественного сложения путем инъекции закрепляющих материалов,  термообработки   и   замораживания, с использованием предварительно пробуренных скважин, шпуров или забиваемых инъекторов.

Инъекцию производят с использованием вяжущих, силикатных материалов и смол.

Методы глубинного укрепления грунтов

• Для повышения несущей способности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов:
• •    Химический (цементация, битумизация и смолизация)
  •    Термический
  •    Искусственное замораживание
  •    Электрический
  •    Электрохимический
• •    Механический

Химическое закрепление грунтов

Химическое закрепление грунтов инъекцией в строительстве в настоящее время осуществляется способами силикатизации, смолизации и цементации.  Наиболее распространенная и популярная из технологий по закреплению грунтов — это цементация.

Цементация — это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Цементация применяется для закрепления крупно- и среднезернистых песков, трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы.

В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов.

Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2-1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Цементацию производят нисходящими зонами; нагнетание прекращают при достижении заданного поглощения или когда снижение расхода раствора достигнет 0,5 л/мин в течение 20 мин при заданном давлении.

При горячей битумизации в трещины породы  или в гравийно-гравелистый грунт нагнетают через скважины горячий битум, который, застывая, придает грунтам водонепроницаемость.

При холодной битумизации, в отличие от горячей, нагнетают 35—45-процентную тонкодисперсную битумную эмульсию.

Способ используется для очень тонких трещин в скальных грунтах, а также  для уплотнения песчаных грунтов.

Смолизацию применяют для закрепления мелких песков и выполняют путем нагнетания через инъекторы в грунт смеси растворов карбамидной смолы и соляной кислоты.

Силикацией закрепляют песчаные и лессовые грунты, нагнетая в них химические растворы. Через систему перфорированных трубок-инъекторов в грунт последовательно нагнетаются растворы силиката натрия и хлористого кальция. Получающийся в результате реакции гель кремниевой кислоты придает грунту значительную прочность и водонепроницаемость.

Термическое закрепление грунтов

Термическое закрепление является результатом сжигания топлива (газообразного, жидкого, сжиженных газов) непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта.

Закрепление грунта в скважине происходит под действием пламени, а в теле массива — от раскаленных газов, проникающих сквозь поры грунта. В результате вокруг скважины образуется столб обожженного грунта, диаметр которого зависит от продолжительности обжига и количества топлива.

Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 1 МПа.

Искусственное замораживание грунтов является универсальным и надежным методом временного закрепления слабых водонасыщенных грунтов.

Сущность данного метода заключается в том, что через систему замораживающих скважин, расположенных по периметру и в теле будущей выработки, пропускается хладоноситель с низкой температурой, который, отнимая от окружающего грунта тепло, превращает его в ледогрунтовый массив, обладающий полной водонепроницаемостью и высокой прочностью.

В зависимости от вида хладоносителя различаются два способа замораживания: рассольный и сжиженным газом.

В первом случае рассол-хладоноситель представляет собой высококонцентрированный раствор хлористого кальция или натрия, предварительно охлажденный в испарителе холодильной машины до температуры минус 25° С.

В качестве хладагента в холодильных машинах используются аммиак, фреон или жидкий азот. Во втором случае в качестве хладоносителя сжиженных газов используется главным образом жидкий азот, имеющий температуру испарения минус 196° С.

Электрический способ закрепления грунтов

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способностью к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

Механический способ укрепления грунтов

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др.

Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послойно утрамбовывают. При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер. В полученную после извлечения этой сваи скважину засыпают грунт и послойно уплотняют.

Вытрамбовывание котлованов осуществляется с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле башенного крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания. Также уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.

Способы укрепления грунтов | ООО «Престорусь»

13.05.21 Статьи

Процесс возведения зданий, сооружений зачастую означает освоение новых территорий, которые могут быть расположены на слабых грунтах. Тогда становится ясно, что на таком природном основании реализовывать строительство объектов невозможно, т.

к. характеристики оснований не отвечают предъявляемым к ним требованиям. Слабое грунтовое основание не выдержит нагрузку тяжелого строения. Это создает угрозу разрушения инженерных сооружений. Чтобы этого избежать, используют различные способы улучшения грунтов.

Виды грунтов и способы их укрепления

Можно выделить 2 группы грунтов: стабильные и нестабильные. Первые — это сухой плотный слой, который может выдержать любую нагрузку. Грунты второй группы необходимо осушать и уплотнять до тех пор, пока они не будут соответствовать нужным критериям.

В качестве основных методов укрепления грунтов можно назвать следующие:

1. применение свай из железобетона
2. использование вибрации и утрамбовки
3. цементация грунта
4. добавление в грунт природных гранул, минеральных и органичесих вяжущих компонентов
5. смешивание с химическим раствором
6. термоукрепление
7. осушение грунта
8. применение геосинтетических материалов

Укрепление откосов и склонов при строительстве проводят с целью стабилизации эрозионного процесса грунта для предотвращения его обрушения или сползания под действием инерции. Главная задача: превратить слабый грунт в твердую надежную поверхность.

Чтобы выбрать, каким способом укреплять склон, нужно учитывать следующие показатели:

• ожидаемая нагрузка на склон
• его крутизна
• присутствие вибрации
• состав грунта

Все чаще встречаются методы укрепления грунтов с применением специальных синтетических материалов — геосинтетиков. Это обусловлено их характеристиками и свойствами:

• водостойкостью
• устойчивостью к кислотным и щелочным средам
• биостойкостью
• устойчивостью к ультрафиолетовому излучению
• стойкостью при перепадах температур
• механической прочностью
• безопасностью для экологии
• долговечностью

При строительстве активно применяют геосинтетические полимерные изделия. Они изготавливаются из полимеров в виде лент, плоских или трехмерных структур. Сырьем при их производстве выступают полиэтилен, полипропилен, полиэфир и полиамид. Среди них можно выделить георешетку и геотекстиль.

Главные геосинтетики

Компания ПРЕСТОРУСЬ является крупнейшим поставщиком георешетки для укрепления откосов ГЕОКОРД.

Георешетка является самым перспективным геосинтетическим материалом в строительной индустрии. Главным плюсом ее служит стойкость к любым воздействиям внешней среды.

Технология ее создания была разработана российскими специалистами. ГЕОКОРД идеально подходит для укрепления насыпей, выемок, слабых оснований и дорожных одежд. Благодаря большой длине полотна в рулоне можно укрепить откос от бровки до подошвы.

Монтаж по облегченной технологии ускоряет процесс укладки и снижает трудозатраты. Не требуется специальное оборудование для укладки, что также ускоряет ее. Георешетка улучшает дренажные свойства конструкции.

Наполнитель не высыпается из ячеек в связи с особенностями их строения.

Укладка георешётки на слабом основании из песка

Часто георешетку используют в сочетании с еще одним геосинтетиком: геотекстилем. ПРЕСТОРУСЬ предлагает нетканый геотекстиль ГЕОНИТ-Н от производителя. Он применяется при ремонте автомобильных трасс, проведении ремонтных работ на газо- и нефтепроводах, прокладывании железнодорожных полотен. ГЕОНИТ-Н может быть полезен при:

• устройстве дренажа
• проектировании фильтрационной системы
• защите гидроизоляционной мембраны
• разделении слоев дорожной одежды
• укреплении грунта армированной георешеткой ГЕОКОРД

Рассматривая роль георешетки в укреплении естественных склонов и откосов, стоит подчеркнуть, что ее армирующий эффект связан со способностью работать с укрепляемой средой. Укрепляя грунт, она тем самым предотвращает его смещение по наклонной плоскости.

Выбор конкретного геосинтетика и определенного размера ячеек должен осуществляться в соответствии с целью использования этого материала.

Применение геосинтетических материалов для укрепления грунтов

Укладка георешетки проходит в несколько последовательных этапов.

1. Прежде всего выполняют планировку поверхности откоса. С помощью строительной техники и вручную участок выравнивается, мусор и растения удаляются.
2. Укладывают геотекстиль. Чтобы уложить ГЕОНИТ-Н, на верхней части откоса устанавливают монтажные стойки. На них крепится рулон геотекстиля, который постепенно разматывается и ложится по поверхности откоса, сверху вниз. Каждое уложенное полотно нужно фиксировать анкерами, чтобы избежать его смещения.
3. Монтаж решетки ГЕОКОРД. Полотно раскладывают поверх уложенного геотекстиля. Затем анкера, которые удерживали ГЕОНИТ-Н, убираются, а сама георешетка выравнивается по всей поверхности участка. Далее ее фиксируют крепежным ключом ФАСТ-ЛОК.
4. Засыпка материалом-наполнителем. Может использоваться грунт, щебень. После этого монтажные работы завершаются.

Монтаж армированной георешётки ГЕОКОРД® на четвертом пусковом комплексе Центральной кольцевой автомобильной дороги (ЦКАД-4)

В ПРЕСТОРУСЬ Вы можете купить армированную георешетку ГЕОКОРД по доступной цене для укрепления грунтов.

Для нее характерны высокие технические показатели, что связано с армированием полиэтиленовых лент в ее составе сверхпрочными синтетическими нитями.

Это повышает прочность и сохраняет стабильные геометрические характеристики на протяжении длительного времени. Армированную георешетку применяют при:

1. укреплении слабого основания
2. установке сейсмоустойчивых подпорных стенок
3. защите откосов от эрозии
4. устройстве дамб и поверхностного водоотведения

Она также устойчива к перепадам температур, динамическим и статическим нагрузкам, химически агрессивным грунтовым средам, действию ультрафиолетового излучения.

ПРЕСТОРУСЬ поставляет современные геосинтетические материалы нового поколения, которые прекрасно подходят по своим техническим характеристикам для укрепления грунтов.

Постоянный строгий контроль качества сырья и готовой продукции обеспечивает соответствие всем отечественным и мировым стандартам.

Специалисты нашей компании всегда готовы ответить на интересующие вопросы, чтобы Вы сделали правильный выбор в мире геосинтетических материалов.

Методы укрепления глинистых грунтов

Прокопов Алексей Борисович1, Маслов Сергей Александрович2, Золотухин Сергей Николаевич31Воронежский государственный технический университет, студент группы мЭСК-181 строительного факультета2Воронежский государственный технический университет, студент группы мЭСК-181 строительного факультета3Воронежский государственный технический университет, профессор кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов

Библиографическая ссылка на статью:
Прокопов А.Б., Маслов С.А., Золотухин С.Н. Методы укрепления глинистых грунтов // Современные научные исследования и инновации. 2019. № 12 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2019/12/90939 (дата обращения: 28.04.2022).

Актуальность темы

Тема укрепления грунтов будет актуальна для представителей строительной сферы постоянно. Это актуально для грунтов с высоким уровнем грунтовых вод, большим количеством плывунов и так далее. Ведь при одинаковых условиях, грунт, который укреплен инженерными и геологическими методами, будет способен выдерживать большую нагрузку от фундамента здания.

Также, укрепление грунта происходит при его перемешивании с укрепляющими добавками. Перемешиваясь, грунт становится однородным и обладает повышенными техническими характеристиками.

Если грунт становится прочнее, то при одинаковой нагрузке от здания, можно использовать фундамент меньшего размера или выбрать другой, менее затратный вид фундамента. Это дает снижение экономической составляющей строительства.

Так как для конечного потребителя стоимость строительства снижается, то это дает конкурентное преимущество компании, которая применяет методы укрепления грунта. Отсюда следует, что эта тема актуальна не только для строительства, но и должна заинтересовать всех людей в целом.

Все грунты можно условно подразделить на абсолютно надёжные, ненадёжные и малонадёжные. Абсолютно надёжные грунты представляют собой очень плотный слой, который способен выдержать любые нагрузки от фундамента.

Малонадёжные грунты чаще всего требуют уплотнения для повышения несущей способности и снижения деформируемости. На сегодняшний день существует множество методов закрепления грунта, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Чаще всего область применения метода так или иначе ограничена типом грунта. К малонадёжным грунтам относится глинистые грунты.

Для повышения несущей способности и снижения деформаций глиняных оснований существует множество способов укрепления. Разделим эти способы на следующие три группы; механические методы укрепления, связанные с армированием грунта; химические методы укрепления грунта, которые связаны с добавлением растворов в грунт.

Первая рассматриваемая группа – физические методы закрепления глиняных грунтов. Основными способами укрепления глиняных грунтов при физическом воздействии являются: термическое укрепление, замораживание.

Сущностью термическое укрепление грунта является преобразование структурных связей в грунте под воздействием высоких температур. Осуществляется либо нагнетанием в грунт под давлением воздуха, подогретого до температуры 600–800 °С, либо в результате сжигания топлива (солярное масло, мазут, природный газ и т.д.

) в герметически закрытых скважинах, пробуренных для этой цели. После закрепления возрастают прочность и водостойкость грунтов, а также устраняются их просадочные свойства. Для такого метода подходят неводонасыщенные пылевато-глинистые грунты. Преимуществом данного способа является относительно быстрый набор прочностных характеристик.

Недостатком является сложность и дороговизна данного метода.

Искусственное замораживание используется для того, чтобы избежать проникания грунтовой воды или водонасыщенных неустойчивых грунтов в сооружаемую выработку, которое создает прочное ограждение, имеющее в плане круглую или прямоугольную форму из замороженного грунта.

Чтобы грунты замораживались, по большей части используют холодильный агент или хладагент (чаще всего охлажденный водный раствор хлористого кальция). Недостатком также является сложность данного метода. Его используют, в основном, только в лабораториях МГУ и в шахтах.

Вторая группа – механические способы укрепления грунтов. Механические методы предполагают внедрение в грунт элементы из различных материалов, обладающих высокой прочностью при работе на растяжение. Для глиняных грунтов подходят такие способы, как забивка свай, применение волокнистых материалов.

Использование волокнистых материалов, а именно – геосинтетиков, для укрепления грунтовых оснований в настоящее время стало популярным. Этому способствует их большое разнообразие, простота и эффективность технологии. Существует несколько разновидностей геосинтетических материалов. Например, геосетка, георешётка и т.д.

Они используются прежде всего для армирования грунтовых оснований с целью укрепления, учитывая их особое строение, когда зажатый между ячейками георешетки грунт не может перемещаться от действующих нагрузок и все растягивающие напряжения передаются на георешетку.

Преимуществом данного метода является простота производства работ, применение в стесненных условиях, экологичность, низкая материалоемкость и экономичность метода.

Усиление массива грунта может быть также осуществлено при помощи свай. С этой целью используются различные типы свай. Конструкции свай, применяемых для усиления грунтов, и технологии их устройства постоянно совершенствуются.

Усиление сваями является одним из наиболее простых с технологической точки зрения способов и позволяет обеспечить значительную экономию материалов по сравнению с полной выемкой слабых грунтов и заменой их на более прочные.

Преимуществом метода является экономия материалов (изготавливают любой длины), возможность производства работ вблизи зданий и сооружений, отсутствие значительных динамических воздействий.

Строительство в сложных гудротехнических условиях требует особого профессионализма, поэтому особенно важно выбирать надежных исполнителей. В ВГТУ на кафедре Строительных Конструкций, Оснований и Фундаментов работает много преподавателей в этом направлении. Ими было предложено применить метод объемного усиления грунта основания на набережной Массалитинова в г.Воронеже.

Основные этапы этого способа:

1. Разработка котлована.
2. Добавление цемента и воды.
3. Введение шлака.
4. Перемешивание компонентов.

В результате этого, техника может начинать работу уже н второй день после мероприятий.

Также в лаборатории ВГТУ проводились испытания. В результаты прочность была в районе 4,5-7 МПа.

Третья рассматриваемая группа – химические методы закрепления грунтов, которые довольно популярны в наше время. Все химические процессы происходят вследствие химического взаимодействия реагентов, вводимых в грунт, между собой, а также с минеральными частицами.

Экономическая целесообразность методов неоднозначна и требует тщательного анализа в каждом конкретном случае: с одной стороны, довольно дешевые растворы, с другой – дорогостоящее оборудование.

Для глиняных грунтов подходят такие способы, как использование энзимов и струйная цементация

Метод укрепления грунтов с помощью энзимов используется для укрепления грунтов под линейные объекты строительства (дороги, железные дороги, трубопроводы и т.д.). Энзимы можно отнести к высокомолекулярным белкам.

В полимерной структуре энзимов есть полости, которые включают гидрофобные и гидрофильные радикалы и группировки. Поверхностное натяжение воды уменьшается, если растворить в ней фермент, поскольку энзимы обладают свойствами поверхностно-активных веществ и действуют как гидрофобизаторы.

В результате молекулярное и электростатическое взаимодействие между частицами грунта усиливается. Создается более плотный грунт, так как структура воды изменяется, что способствует ее интенсивному удалению.

Из-за особого строения энзимов при их оседании на частицах грунта формируются прочные водородные связи. Преимуществом метода является экономия затрат на этапах строительства и эксплуатации.

На сегодняшний день встречается все больше информации о применении метода струйной цементации. Суть технологии состоит в одновременном разрушении грунта и смешивании его с цементным раствором, поступающим в грунт под большим давлением.

В результате после затвердевания цементного раствора образуется другой материал – грунтобетон, который обладает качественными характеристиками (прочностными и деформационными). Устройство свай из грунтоцемента производится в два этапа – в стадиии прямого хода, и в стадии обратного хода буровой колонны.

В первом этапе бурят лидерную скважину до проектной отметки. Во втором этапе подают цементный раствор под высоким давлением в форсунки монитора, находящимся на нижнем конце буровой колонны, и поднимают колонну, одновременно вращая ее. Можно выделить три вида технологии: 1. Однокомпонентная технология (Jet 1).

Грунт разрушают струей цементного раствора под давлением 40–50 МПа. Эта технология требует минимального комплекта оборудования и считается на порядок проще, но диаметр получившихся свай также является наименьшим (0,6 м для глин и 0,7–0,8 для песчаных грунтов) по сравнению с другими вариантами технологии. 2.

Двухкомпонентная технология (Jet 2). Для того чтобы увеличить длину водоцементной струи, в этом варианте используется энергия сжатого воздуха. С целью избежания перемешивания сжатого воздуха и цементной смеси используют специальные двойные полые штанги (по внешней полости подают цементный раствор, а по внутренним – сжатый воздух).

Диаметр свай в глинах составляет около 1,2 м, а в песках – 1,5 м. 3. Трехкомпонентная технология (Jet 3) состоит из двух этапов. На первом этапе происходит размыв грунта водовоздушной струей для образования полостей. Второй этап предполагает заполнение полученных полостей цементно-песчаным раствором.

Основным достоинством этого варианта является получение колонн, состоящих из чистого цементного раствора. К недостаткам относим сложность схемы, необходимость использования тройных штанг, а также другого дополнительного технологического оборудования. В результате возможны сваи диаметром 2,5 м.

Технологическое оборудование, необходимое для данного метода, состоит из миксерной станции, цементировочного насоса высокого давления, силоса для хранения цемента и буровой установки. Для технологии Jet 2 дополнительно необходим компрессор, а для технологии Jet 3 – компрессор и второй насос для нагнетания цемента.

В каждом отдельном случае выбор того или иного метода индивидуален. Необходимо проанализировать его с разных сторон – будь то область применения, экономические составляющие или преимущества и недостатки. Кроме того, различные методы могут быть объединены, чтобы справиться с большим диапазоном ситуаций.

Вывод

Несмотря на то, что глина является малонадёжным грунтом, его можно использовать в качестве основания для фундаментов разной сложности. Современные технологии и методы укрепления грунтов приводят к увеличению энергоэффективности, снижению затрат и позволяют решать сложные инженерные задачи.

Библиографический список
Количество просмотров публикации: Please wait

Методы укрепления грунтов при строительстве

В ходе реконструкции или строительства зданий и сооружений может возникнуть проблема недостаточно прочного грунта. Слабое грунтовое основание может не выдержать нагрузки от тяжелой постройки, поскольку оно принимает на себя весь вес.

Все грунты можно условно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильные грунты представляют собой плотный сухой слой, способный выдержать любые нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный грунт требует осушения и уплотнения до необходимых критериев.

Методы укрепления грунта:

1. Механический

Механический метод укрепления грунта подразумевает внедрение в основание высокопрочных изделий, таких как сваи или другие материалы (щебень), а также уплотнение с помощью утрамбовки или вибрирования.

2. Укрепление сваями из железобетона

Смысл такого метода заключается в том, что прочная свая проходит через слой нестабильного грунта и упирается в плотный слой. Таким образом, нагрузка передается вертикально по свае. Она же удерживается за счет трения самого грунта о свою поверхность. Данный метод требует наличия дорогостоящего и громоздкого оборудования и достаточно большой строительной площадки.

Сваи могут быть:

• набивные – забиваются в грунт с предварительным бурением или сразу;
• буронабивные – в осадную трубу заливают жидкий бетон;
• вдавленные – погружаются в грунт машиной-домкратом.

3. Укрепление грунтовыми сваями

Для создания грунтовых свай бурят отверстие, в которое засыпается смесь из гранулометрического заполнителя разной фракции. Сваи трамбуются послойно и считаются наиболее дешевыми и экологичными по сравнению с обычными железобетонными.

4. Утрамбовка, вибрация или замена грунтовой подушки

Такие методы используют при небольшой толщине слоя с заданными свойствами. Утрамбовку производят катком (гладким или кулачковым), виброплитами или другим оборудованием с вибрацией.

Все пылеватые грунты с песком трамбуют с применением воды. Такой метод наиболее оптимален для строительства дорог, аэродромов и прочих объектов с большой площадью.

Если же данный метод по каким-то причинам применить невозможно, то строители извлекают слой слабого грунта и меняют его на прочный.

5. Цементация и инъекции в грунт

Суть метода сводится к приданию грунту определенных свойств за счет добавления цемента в структуру.

Цементация представляет собой перемешивание грунта с раствором цемента. Для этого применяется шнековый бур с пустой штангой (отверстием по всей длине). Во время работы шнека через отверстие подается цемент, который перемешивается с грунтом. Такой метод недорогой и эффективный, поэтому его часто применяют во влажных грунтах.

6. Струйная цементация

При струйной цементации раствор подается по трубке под высоким давлением. Таким образом, одновременно пробивается место для «инъекции», а раствор смешивается с грунтом. Для реализации этого способа необходима специфическая строительная техника.

Струйная и механическая цементация подходит для усиленных грунтов, на которых уже построены здания. Для работы в стесненных условиях строители используют компактные установки для цементных инъекций («джет-сваи»), которые можно вводить вертикально и под углом. Все работы происходят в ускоренном темпе и относительно бесшумно.

7. Укрепление плоскости грунта для дорожного полотна

При обустройстве дороги используют комбинированные способы укрепления грунта под полотно, поскольку на протяжении дорожной линии он обладает разными свойствами. Чаще всего дорожные строители используют механический метод укрепления и утрамбовки поверхности.

8. Смешивание с природными гранулами

При помощи добавления гранул в грунт можно изменить его свойства. Гранулометрический или другой наполнитель значительно повышает прочность основания.

В зависимости от состояния грунта для стабилизации добавляют природные материалы: песок, щебень, глину, гравий и суглинок.

Такой метод недорогой и экологичный, поскольку для повышения плотности не нужны химические компоненты. Процесс перемешивания грунта происходит в шнековом бункере.

9. Смешивание с минеральными вяжущими компонентами

Самый известный способ – это известкование. Оно уменьшает липкость и пластичность глинистого грунта и делает его более устойчивым к размоканию. Но у метода есть существенный недостаток – небольшая морозостойкость. Как правило, известкование грунта используют при подготовке нижнего слоя подушки.

10. Смешивание грунта с органическим вяжущим компонентом

Этот метод мало отличается от известкования, но здесь в качестве добавки используют смолу, битум, деготь или жидкую эмульсию. Эффект от использования вяжущих компонентов схож с предыдущим методом. Но материалы для такого уплотнения будут стоить существенно дороже.

К тому же, они проявляют агрессивное воздействие на окружающую среду. По этой причине данный метод практически не используется. Строители предпочитают недорогие и проверенные способы уплотнения грунта.

Иногда для повышения прочности достаточно укрепить участок дороги при помощи обычного мотокультиватора.

11. Осушение грунта

Одним из основных факторов слабого грунта может быть высокая влажность и наличие воды в составе. Если удалить лишнюю влагу, грунтовое основание станет более плотным.

12. Обжиг или термическое укрепление

Такой метод очень эффективен при работе с глинистым грунтом. В заранее пробуренную скважину погружают перфорированную трубу из огнеупорной стали и в нее подают горячий газ. Лишняя влага полностью испаряется, а сама глина запекается. Особенностью метода можно назвать тот факт, что для разогрева газов используется природное топливо в виде угля или дров.

13. Смешивание грунта с химическим раствором

Самый простой метод – это силикатирование. Он заключается в добавлении жидкого стекла в грунт с помощью раствора. Раствор нагнетают в заранее пробуренную скважину по трубам, которые потом извлекают. После такой подготовки грунт окаменевает.

Но недостатком такого метода является низкая морозоустойчивость, быстрое затвердение материала и достаточно ограниченная область применения. Причем, в зависимости от состава грунта требуется определенный раствор химических реагентов для силикатирования.

14. Электрический метод

Для укрепления используют электроосмос, в котором движение воды происходит от «плюса» к «минусу». Этот метод подходит для обезвоживания влажного грунта.

15. Электрохимическое укрепление

Данный метод основан на добавлении в грунт химических растворов в определенных точках. Это энергоемкий процесс, нуждающийся в больших затратах электроэнергии. При хорошем уровне знаний дорожных специалистов электрохимический способ (с применением осмоса) можно использовать для постоянного отведения воды от фундамента.

16. Армирование

При создании откосов или оформлении берегов при ландшафтном дизайне используется армирование полимерными конструкциями. Армирование одинаково эффективно на ровных или наклонных поверхностях дороги.

17. Георешетка

Решетка для укрепления грунта представляет собой трехмерную конструкцию из перфорированных лент. Она придает хорошую прочность и удерживает грунт во всех плоскостях. Для этого в соты решетки засыпают мелкий наполнитель или обыкновенный грунт. Для утрамбовки его проливают водой. Толщина армированного слоя грунта обычно колеблется в пределах 10-25 см.

18. Геотекстиль

Метод используют для многослойной подготовки грунтового основания. Геотекстиль из прочного материала пропускает воду, но не позволяет другим слоям перемешиваться между собой. Таким образом он распределяет нагрузку между слоями.

19. Геосетка

С помощью геосетки можно растянуть нагрузку на грунтовое основание. Сетку применяют довольно редко в качестве арматуры тонкого слоя и при сочетании с другими материалами.

20. Засев травой

Метод декоративного укрепления откосов с помощью засева склонов травой очень эффективен при крутизне не более 1 к 1,5 м. При засеве грунт уплотняют механическим способом на не затапливаемых откосах. Выросшая трава хорошо предотвращает процесс эрозии и размывания почвы.

На приусадебных участках часто используют сочетание армированной технологии с засевом травой. С помощью сетки создаются интересные и оригинальные конструкции, в которые утрамбовывается грунт с семенами. Таким образом, можно создать невероятные ландшафтные формы и сохранить природную чистоту грунта.