Искусственное закрепление грунтов

Искусственное закрепление грунтов применяется в сложных геологи­ческих и гидрогеологических условиях с целью создания водонепроницае­мых ограждений при отрывке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также для укрепления оснований фундаментов, дорожных и аэ­родромных покрытий.

В строительстве применяется глубинное (на несколько метров) и по­верхностное (на глубине менее 1 м) закрепление грунта. При поверхност­ном закреплении грунт рыхлится вспашкой или другим способом, переме­шивается с вяжущим и затем уплотняется. Для поверхностного закрепления иногда применяют солевую стабилизацию, известкование, вводят гранули­рованные добавки и др. В случае глубинного закрепления естественное сложение грунта не нарушают, а закрепление производят замораживанием, термообработкой, инъекцией вяжущих.

Замораживание грунтов применяется при возведении фундаментов, сооружении шахт метрополитенов и других объектов. Для замораживания грунта в пробуренные через 1-3 м скважины диаметром 150...200 мм опус­кают замораживающие колонки, по которым циркулирует охлаждающая жидкость-рассол (растворы солей СаСl₂, NaCl) температурой - 20...25 °С, подаваемый от холодильной установки. Способ замораживания имеет сле­дующие недостатки:

временное сохранение эффекта замораживания лишь на период дей­ствия замораживающей установки;

длительный процесс оттаивания;

повышение влажности грунта за счет миграции воды из теплых слоев грунта к охлажденным;

необходимость разрабатывать весьма прочный мерзлый грунт и др.

Технология замораживания и оборудование для его выполнения доста­точно отработаны и освоены, поэтому, несмотря на указанные недостатки, этот способ широко применяется.

Термическое укрепление применяется для глинистых грунтов с доста­точной воздухопроницаемостью. Осуществляется оно либо нагнетанием в грунт под давлением воздуха, подогретого до температуры 600...800 °С, либо сжиганием топлива в герметически закрытых скважинах, пробуренных для этой цели. Под действием высокой температуры происходит обжиг глинистого грунта, за счет чего он упрочняется. Способ термического упрочнения дорогой, и вследствие этого он имеет ограниченную область применения.

Цементация, глинизация и битумизация заключаются в инъецирова­нии соответственно цементного или глинистого растворов или черных вя­жущих и применяются для пористых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации.

Силикатизация может быть двух- и однорастворной. Двухрастворная силикатизация заключается в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия (жидкого стекла), а затем хлористого кальция. Этот способ применяется в достаточно хорошо дренирующих грунтах (К_ф= 2...80 м/сут). При этом прочность грунта достигает 1,5...3 МПа.

Способ однорастворной (смесь жидкого стекла и отвердителя) силика­тизации применяется для слабодренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации не менее 0,3 м/сут. Прочность закрепленного грунта получает­ся 0,3...0,6 МПа (предельная прочность при одноосном сжатии кубика из закрепленного грунта размером 5x5x5 см).

Раствор при силикатизации нагнетают специальными трубами-инъекторами, погружаемыми раздельно или пакетами по пять штук. Рас­стояние между инъекторами принимается в зависимости от свойств раство­ра и типа грунта, уточняется экспериментально.

Способ силикатизации с успехом применяется для закрепления грун­тов в основаниях существующих зданий для ликвидации их просадок.

Смолизация - закрепление грунтов инъекцией синтетической карбомидной смолы применяется сравнительно недавно. Этот способ пригоден для закрепления песчаных грунтов (К_ф = 5,0...0,3 м/сут).

Электрохимическое закрепление грунта достигается при воздействии постоянного электрического тока на глинистые грунты. Воздействие элек­трического тока становится более эффективным, если в грунт ввести хими­ческие добавки, увеличивающие проводимость тока (силикат натрия, хло­ристый кальций, хлористое железо и др.).

Способ закрепления грунта выбирают в зависимости от состава, со­стояния и свойств грунта, требуемой прочности его.

Контроль качества

Отклонения отметок дна выемок от проектных (кроме выемок в валунных, скальных и вечномерзлых грунтах) при черновой разработке одноковшовыми экскаваторами с механическим приводом, оснащенными ковшом с зубьями не должны превышать + 25 см (для драглайна), +10 (для прямой лопаты) и +15 см (для обратной лопаты). Для экскаваторов с гидравлическим приводом и бульдозеров это отклонение не должно быть более +10 см.

Отклонения уклона спланированной поверхности от проектного не допускается более ± 0,001 (при отсутствии замкнутых понижений). Отклонения отметок спланированной поверхности от проектных в нескальных грунтах должны быть не более ± 5 см.