Электрохимическое закрепление грунтов

Достаточно эффективной технологией закрепления водонасыщенных глинистых, пыле-ватых и илистых грунтов является электрохимический метод. В грунт с наружной и внутренней сторон фундамента погружают трубчатые электроды, один из которых служит анодом, а другой - катодом. Расстояние между электродами одного знака 0,8-1,0 м. Через анодный электрод самотеком поступают растворы солей СаС1₂, затем Fe₂(SО₄)₃ или A1(SО₄)₃. Из катода откачивают поступающую грунтовую воду, тем самым создавая дополнительный градиент скоростей. Под действием напряжения постоянного тока 100-120 В происходит направленное движение солевых растворов от анода к катоду. Тем самым обеспечивается насыщение зоны укрепленного грунта поочередно различными солями, взаимодействие которых позволяет получать плотные структуры грунтов с прочностью 0,4-0,6 МПа. При этом средний расход электроэнергии составляет 60-100 кВт·ч/м³закрепляемого грунта.

На рис. 6.4 приведена технологическая схема производства работ. Основной технологический процесс состоит в устройстве скважин и установке электродов с перфорированной частью нижней зоны.

Рис. 6.4. Технологическая схема производства работ по закреплению грунтов электрохимическим методом
1 - фундамент; 2, 3 - анод, катод; 4 -емкость для раствора солей; 5 - генератор постоянного тока; 6 -насос для откачки воды от катода; 7 - трубопровод

Оборудованием для проведения работ служат: генератор постоянного тока, система трубопроводов, насос для откачки воды из катода, система коммутации анодов и катодов, бак для раствора солей.

Процесс электрохимического закрепления грунтов осуществляется по захваткам длиной 15-20 м в следующей последовательности производства работ: подготовительные работы на захватке; разметка скважин и бурение; размещение анодов и катодов; установочных емкостей с раствором солей; коммутация, в том числе электрических цепей; откачивание воды из катода; процесс электрохимического закрепления.

По окончании закрепления грунта на одной захватке цикл работ повторяется. При этом особое внимание уделяется процессу контроля качества работ, эффективности набора прочности грунтов, устройству контрольных участков и оценке физико-механических свойств.

При выполнении пробных работ уточняются параметры электромагнитного поля, концентрация солевых растворов и время производства работ. По уточненным техническим параметрам ведутся работы в объеме всего здания.

Сопоставительный анализ методов закрепления грунтов по себестоимости производства работ показал, что минимальная себестоимость работ относится к методам электрохимического закрепления грунтов, а также одноразовой силикатизации. В то же время следует отметить, что постоянный рост цен на электроносители и химикаты, а также повышение эксплуатационной стоимости комплекта машин приводят к значительному удорожанию работ.

Опыт реконструктивных работ показывает, что в ряде случаев экономически целесообразно произвести повышение несущей способности фундаментов, нежели укрепление грунтов основания.

Вторым достаточно объективным фактором является слабая степень контроля укрепления грунтов из-за их неоднородности по толщине и периметру здания. Это требует достаточно плотного зондирования, что приводит к дополнительным затратам.

Таким образом, выбор способа и схем закрепления грунта зависит от характеристик основания, формы и размеров фундамента, требуемой несущей способности основания. Ширина основания закрепляемого грунта может быть определена из соотношения В=b(2К+1), где b -ширина фундамента в плане; К -коэффициент, определяющий связь со средним давлением Р на уровне подошвы фундамента реконструируемого здания. Значения коэффициента К идавления Р даны ниже.