Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Фундаменты

Закрепление грунтов оснований


Закрепление грунтов оснований

Закрепление грунтов основывается на существенном изменении их физико-механических свойств без изменения положения твердых частиц, входящих в состав грунтов, в отличие от уплотнения, при котором частицы, сближаясь, образуют более плотную укладку, Уменьшая деформативность и увеличивая несущую способность.

Изменение физико-механических свойств достигается с помощью использования вяжущих материалов, которые устанавливают новые более прочные связи между частицами грунта. В некоторых случаях при использовании большого количества вяжущих материалов грунты основания превращаются в плотную полускальную породу.

Закреплению поддаются относительно хорошо фильтрующие грунты, поскольку оно связано с внедрением в поры вяжущих материалов. Способ закрепления выбирают в зависимости от грунтовых условий района строительства, а также производственных возможностей его выполнения.

Для закрепления песков и макропористых грунтов в практике современного градостроительства применяют силикатизацию. В зависимости от грунтовых условий используют два метода силикатизации — двухрастворный и однорастворный.

Двухрастворный метод силикатизации основывается на образовании, в результате взаимодействия растворов силиката натрия и хлористого кальция, геля кремниевой кислоты, который является вяжущим материалом. Данный метод применяют для закрепления песков средней крупности и крупных с коэффициентом фильтрации fc/=2…80 м/сут.

При закреплении в грунт последовательно нагнетаются с помощью инъекторов упомянутые выше растворы. Инъектор представляет собой перфорированную трубу длиной 1 м с наконечником (рис. 12.6, в), который погружается в грунт забивкой или вибрированием, причем в грунт сначала нагнетается раствор силиката натрия. При необходимости получения закрепленного массива грунта толщиной более 1 м инъектор погружают еще на 1 м и вновь закрепляют грунт. Повторяя такие заходки сверху вниз, достигают требуемой глубины закрепления, затем через этот же инъектор подают раствор хлористого кальция непоследовательно поднимая инъектор на 1 м заходками снизу вверх, укрепляют столб грунта радиусом 0,3… 1,0 м (рис. 12.6, б). Для закрепления массива грунта инъекторы располагают в шахматном порядке с расстоянием между рядами 1}5Я, а между соседними инъекторами 1,73Л (рис. 12.6, в). На рис. 12.6, б показано закрепление грунта тремя заходками. Закрепленный таким образом грунт имеет кубиковую прочность 1,5…3,5 МПа.

Рис. 12.6, Схема закрепления грунтов:
а — инъектор для закрепления; 6 — размещение инъекторов при трек заходках; в — размещение инъекторов в плаве; 1 — оголовок для забивки; 2 — соединительный тройник; 3 — муфта для соединения; 4 — перфорированная труба; 5 — наконечник; б — зона закрепления грунта; 7 —
положения инъектора

При закреплении слабо фильтрующих грунтов, каковыми являются пески пылеватые и мелкие, а также лёссовые грунты, используют метод однорастворной силикатизации.

Просадочные лессовые грунты, имеющие коэффициент фильтрации £/=0,1…2 м/сут, закрепляют раствором силиката натрия, так как в их составе имеются химические вещества, способные вступать с ним в реакцию, тем самым закрепляя грунт.

Во время производства работ контролируются концентрация и качество закрепляющих растворов, а также процесс закрепления грунта.

В слабо фильтрующих, слабых грунтах (илах, глинах и суглинках, находящихся в текучем и текучепластичном состоянии) при kf= =0,1 м/сут используют электрохимическое закрепление грунтов. Этот метод основывается на использовании электроосмоса для принудительного введения в грунты растворов силиката натрия и хлористого кальция, для чего через грунты с £/=0,005…0,1 (пески пылеватые, супеси и легкие суглинки) пропускается электрический ток, вызывающий движение воды от анода к катоду. В качестве анода используют перфорированную трубу, в полость которой последовательно вводят химические укрепляющие вещества, а через катод откачивают воду. Под действием электрического тока увеличивается скорость проникновения закрепляющих растворов, скорость протекания физико-химических реакций по образованию нерастворимых соединений и необратимых коллоидов, а также уменьшается влажность около анодов. Эти факторы способствуют омо-ноличиванию грунта и улучшению строительных характеристик на Длительный период времени, т. е. приводят к его закреплению.

При коэффициентах фильтрации Лу<0,01 м/сут иногда для улучшения закрепления применяют электролиты, способствующие внедрению в грунт их ионов (в качестве электролита используют раствор хлористого кальция). Однако в некоторых случаях даже при меньших значениях коэффициента фильтрации к/< 0,005 м/сут можно не применять электролиты, если в грунтах, например в илах, содержатся соли, вступающие в реакцию.

Для закрепления грунтов, обладающих большой водопроницаемостью, в частности трещиноватой скальной породы, гравия, гальки и крупного песка, применяют цементацию, которая основана на нагнетании раствора цементного вяжущего под большим давлением. Закрепление цементацией в основном используют для уменьшения водопроницаемости грунтов, но иногда к нему прибегают и для их закрепления. Для цементации применяют чаще всего цементный раствор (смесь цемента с водой), в некоторых случаях в раствор добавляют песок.

Водоцементное отношение зависит от пористости грунта. Чем меньше трещины или поры, тем более жидкий применяют раствор. Обычно на 10…50 ч. воды используют 1ч. цемента, принимаемые по массе.

Цементацию используют и для уменьшения водопроницаемости и повышения прочности самого фундамента. Для этого в кладке фундамента делают специальные шпуры, устанавливая в них трубки, через которые нагнетается раствор. Проникая в поры бетона и твердея, он увеличивает прочность и снижает водопроницаемость.

В последнее время получил распространение метод закрепления с помощью смолизации грунтов. Он базируется на применении синтетических смол, получаемых с помощью различных химических технологий. Нагнетаемые в поры грунта и твердеющие там смолы превращают грунты оснований в относительно прочное твердое тело. В качестве вяжущего материала применяют карбамидную смолу с отвердителями, реже используют фенольные и фурановые смолы. Карбамидную смолу применяют для закрепления мелких и пылева-тых песков, а также лёссовых грунтов. В качестве отвердителя используют раствор соляной кислоты, с которым смола соединяется непосредственно перед инъецированием. При содержании пылевато-глинистых частиц в грунте в пределах 1…3% в него предварительно нагнетается раствор соляной кислоты концентрацией 3…5%.

Для улучшения закрепления в настоящее время начинают применять электросмолизацию.

Для закрепления просадочных лёссовых грунтов получил широкое распространение термический метод. Этому виду закрепления поддаются также глины и суглинки, если они имеют удовлетворительную воздухопроницаемость. Термозакрепление основывается на явлении увеличения прочности структурных связей грунтов под действием высоких температур, которые получают в результате сжигания в предварительно пробуренных скважинах солярового масла, мазута, природного газа или других горючих материалов. Для поддержания процесса горения в грунт под давлением 0,015…0,05 МПа подают воздух.

Процесс горения регулируют таким образом, чтобы в скважине поддерживалась температура 700…900 °С, и проникающие в поры грунта газы поддерживали его температуру не ниже 300°, так как при более низкой температуре просадочные свойства лёссов не ликвидируются, а при температуре свыше 900 °С происходит спекание грунта и оплывание стенок скважины, что препятствует поступлению горячих газов в грунт.

Для термического закрепления грунтов пробуривают скважины диаметром до 200 мм, глубиной 6,.Л5 ми более в зависимости от мощности слоя, подлежащего закреплению. Если сжигание топлива происходит в верхней части скважины (рис. 12.7, а), то столб обожженного грунта образует усеченный конус, поэтому для придания обжигаемому массиву более равномерной формы или уширения его нижней части обжиг производят на отдельных по глубине зонах (рис. 12.7, б) с использованием специальной трубы, снабженной асбестовым сальником или отсекателем, который изолирует затруб-ное пространство. Обжиг начинают с нижней части скважины с перестановкой сальника по высоте.

Рис. 12.7. Схема установки для термического закрепления: 1 — емкость с жидким горючим; 2 — насос для подачи топлива; 3 — форсунка; 4 — трубопровод; J — компрессор для подачи воздуха; б — слой лёссового грунта; 7 — зона закрепления; 8 — непросадочныЁ грунт; 9 — отсекатель из ножей; 10 — трубка для подачи топлива; 11 — тоже, воздуха

Обжиг продолжается в течение 5… 10 дней, расход топлива при этом составляет 80..Л 80 кг жидкого топлива на 1 м высоты скважины, вокруг которой образуется столб закрепленного грунта диаметром 1,5…3,0 м с кубиковой прочностью 1,0….3,0 МПа.

Стоимость термического закрепления грунта значительно ниже, чем для описанных выше методов закрепления (силикатизации и электрохимического).

Для уменьшения водопроницаемости грунтов используют закрепление с помощью битумизации и глинизации.

Трещиноватые скальные породы закрепляют с помощью битумизации путем закачивания через скважины расплавленного битума или битумной эмульсии с коагулянтом. Битум, заполняя трещины, существенно снижает водопроницаемость.

В песчаных грунтах для уменьшения фильтрации используют глинизацию с помощью нагнетания глинистой суспензии. Попадая в сравнительно небольшие поры песчаных грунтов, суспензия вызывает заиливание песков, повышая тем самым их водонепроницаемость.

Следует заметить, что из-за высокой стоимости закрепление грунтов используют сравнительно редко и только в тех случаях, когда иное решение по устройству фундаментов невозможно или связано с еще большими затратами материальных средств.





Похожие статьи:
Основания под фундаменты зданий и сооружений

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Фундаменты

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум