Способы искусственного закрепления грунтов кратко

Искусственное закрепление грунтов

Искусственное закрепление грунтов — это такое воздействие на грунт, в результате которого повышается его прочность: он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, и применяется с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также укрепления оснований фундаментов. В строительстве применяется поверхностное — на глубине менее 1 м, и глубинное — на глубине в несколько метров, закрепление грунта.

Искусственное закрепление грунтов может выполняться: замораживанием, цементацией, силикатизацией, битумизацией, термическими и электрохимическими способами и др. Замораживание применяют в водонасыщенных грунтах (плывунах) при возведении фундаментов, сооружении шахт и др. Для замораживания грунта по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенные между собой трубопроводом, по которому нагнетают охлаждающую жидкость-рассол с температурой -20. -25 °С. Существенными недостатками метода являются временный эффект замораживания, длительный процесс оттаивания, необходимость разрабатывать весьма прочный мерзлый грунт. Однако технология замораживания хорошо отработана и способ широко применяется.

Цементация применяется для закрепления крупно-, среднезернистых песков и 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.

Силикатизация применяется для повышения прочности, устойчивости и водонепроницаемости песчаных и водонасыщенных грунтов с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут. Способ силикатизации успешно применяется для закрепления грунтов в основаниях существующих зданий в целях ликвидации их просадок. Силикатизация может быть двух- и одно-растворной. Двухрастворная силикатизация заключается в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия (жидкого стекла), а затем хлористого кальция, которые в результате химической реакции образуют гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция (известь) и хлористый натрий. При этом прочность грунта достигает 1,5-3 МПа.

Для слабо дренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,3 м/сут применяется способ одноразовой силикатизации; при этом в грунт закачивается смесь жидкого стекла с отвердителем. Прочность закрепленного грунта получается 0,3-0,6 МПа — предельная прочность при одноосном сжатии кубика из закрепленного грунта размером 5x5x5 см. Лессовые грунты укрепляют, нагнетая в них под давлением раствор жидкого стекла, который, вступая в реакцию с содержащимися в этих грунтах солями кальция, образует гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция и сернокислый натрий.

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

Битумизация применяется для закрепления песчаных и сильнотрещиноватых скальных грунтов, а также для прекращения через них фильтрации воды. Горячий битум нагнетают в грунт через инъекторы, установленные в пробуренных скважинах. Горячий битум к инъекторам подается от котлов насосам по трубам под давлением. Глинизация заключается в инъецировании глинистого раствора в пористые грунты и мало чем отличается от цементации.

Смолизация — закрепление грунтов инъекцией синтетической карбамидной смолы; способ применяется для закрепления грунтов с коэффициентом 0,3-5,0 м/сут. Термическое закрепление лессовых грунтов состоит в обжиге их горячими газами, образующимися в результате сжигания жидкого или газообразного топлива в скважинах, пробуренных в толще закрепляемого грунта. При толщине лессового грунта менее 3 м применять этот метод нерационально.

Электрическое и электрохимическое закрепление грунтов применяется для закрепления глинистых и илистых грунтов. Оно заключается в пропускании через грунт постоянного тока напряжением 30-100 В плотностью тока 0,5-7 А на 1 м2 вертикального сечения закрепляемого слоя грунта. Электродами в данном случае являются металлические стержни или трубы, которые забивают в грунт параллельными рядами через 0,6-1 м. Для ускорения процесса закрепления в грунт вводят через трубу, являющуюся катодом, раствор хлористого кальция. В результате глина уплотняется, осушается и теряет способность к пучению.

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

Источник

Сайт инженера-проектировщика

Свежие записи

Способы искусственного закрепления грунтов

Способы искусственного закрепления грунтов в основании зданий и сооружений

Достаточно часто приходится возводить сооружения на слабых, рыхлых и сыпучих грунтах. В этих случаях грунты в естественном состоянии имеют сопротивление меньше необходимого. Поэтому, прежде чем возводить сооружение на таких почвах, необходимо повысить их прочность и устойчивость, это достигается созданием искусственных оснований.

Существуют различные способы искусственного закрепления грунтов в зависимости от их физико-механических свойств.

Рис. 1. Виды искусственных оснований: а — устройство гравийных или песчаных подушек; б — физико-химическое закрепление грунта; в — термохимическое; 1 — слой песка, гравия; 2 — трубы для нагнетания закрепляющих растворов; 3 –закрепляемый массив грунта; 4 –оседающие грунты; 5 — грунтовый столб; 6 — скважина для сжигания горючих продуктов

Устройство песчаных подушек (рис. 1 а).

Слабые грунты под подошвой фундамента можно заменить распределительной песчаной подушкой. Подушки применяются для снижения глубины заложения фундаментов, уменьшения общей величины их осадки, повышения прочности основания. Материалом для них служат чистые крупные, средней крупности и мелкие пески без наличия в них глинистых фракций и органических примесей, а также мерзлых включений.

Утрамбованные в грунты щебень или гравий.

Для уплотнения слабых водонасыщенных грунтовых оснований, вместе с их трамбовкой на уровне подошвы фундамента, можно применять утрамбовку щебня, камня, гравия и т.д. Для этого на верхний слой грунта основания насыпают слой щебня высотой до 30 см, который ударами трамбовки уплотняют до тех пор, пока в промежутках между щебнем не появится мягкий грунт. После чего на утрамбованный щебень насыпают еще слой и также трамбуют. Подсыпку щебня и трамбовку повторяют до тех пор, пока удары трамбовки не перестанут давать осадку в верхнем слое грунта. Обычно щебень утрамбовывают на глубину 30 — 60 см.

Физико-химические методы

Закрепление грунтов (рис. 1. б), основанное на нагнетании по перфорированным трубам в грунт соответствующих растворов, при твердении которых, грунт каменеет и имеет значительно большую несущую способность. К основным методам искусственного закрепления основания относят: силикатизацию, смолизацию, цементизацию, электрохимическое закрепление, термическую обработку, битумизацию и глинизацию.

Силикатизация — нагнетание в грунт растворов, которые в своем составе содержат силикат натрия (жидкое стекло). Используются для пылевидных и мелких песков и лессовых грунтов. Силикатизация заключается в закачке в почву через инъекторы жидкого раствора силиката натрия с добавками коагулятора. Глубина закрепления зависит от грунтовых условий и особенностей зданий.

Смолизация — нагнетание в грунт карбамидной смолы с соляной или щавелевой кислотой, используется для закрепления песчаного грунта различной крупности. Некоторым преимуществом смолизации перед силикатизацией является возможность достижения большей прочности закрепленного массива. В зависимости от коэффициента фильтрации грунта, радиус закрепления во время смолизации колеблется от 0,3 до 1 м.

Цементация — нагнетание в грунт смеси цемента, воды и добавок в виде мелкого песка, каменной муки и т.п. Применяют для грунтов, которые имеют большую водопроницаемость. Для цементации используют растворонасосы. Радиус закрепления определяют опытным путем.

Электрохимическое закрепление грунта— через перфорированный анод вводят в грунт химические вещества, такие, как раствор силиката натрия и хлористого кальция. Введение этих химических веществ позволяет закрепить пылеватые пески, супеси и легкие суглинки.

Термическая обработка почвы применяется в толщах лессовых грунтов. Суть термического закрепления грунта состоит в сжигании жидкого, твердого или газообразного топлива, которое через форсунку под давлением подают в предварительно пробуренные скважины (рис. 1. в). Одновременно в скважину с помощью компрессора через трубу подают воздух, чтобы обеспечить горение. После повышения температуры в скважине до 400 ° С начинается активное выжигания лессового грунта по ее стенкам. В конце процесса создается столб обожженного грунта диаметром 1,5 … 3 м.

Битумизация и глинизация — этот метод используют для уменьшения водопроницаемости грунтов, при этом в скважины нагнетают расплавленный битум или битумную эмульсию с коагулянтом. Битум заполняет полости и трещины в грунте, фильтрация воды прекращается или сильно снижается.

Глинизацию применяют для уменьшения водопроницаемости песков. Нагнетание глинистой суспензии в сравнительно тонкие поры песка приводит к выпадению глинистых частиц — до заиливания песков.

Источник

Методы искусственного закрепления грунта

Искусственное основание можно создать, улучшив свойства грунтов, находящихся непосредственно под подошвой фундаментов, одним из следующих способов:

1. Механическое уплотнение грунта:

а) укатка, применяется для всех видов песчаных, глинистых, крупнообломочных грунтов на участках, обеспечивающих достаточную маневренность механизмов;

б) трамбование, может производиться специальными трамбующими машинами непрерывного действия для всех видов грунтов, в стесненных условиях; для всех видов грунтов в их природном залегании (просадочных, засоленных, рыхлых песчаных), а также при устройстве подушек под фундаменты, обратных засыпок и т.п. Уплотнение производится тяжелыми трамбовками (Р>1т) путем свободного сбрасывания с помощью крана-экскаватора с h

е) уплотнение глубинными и поверхностными вибраторами, на грунт передаются колебательные и ударные воздействия от рабочего органа, в результате чего происходит более плотная укладка грунта и его уплотнение; при работе с вибробулавой в образовавшуюся скважину засыпают песок и процесс продолжается – расстояние между скважинами до 1 метра, глубина уплотнения до 8 метра.

2. Замена слабого грунта более прочным; устройство песчаных или гравийных подушек. Однако этот способ нельзя применять при высоком уровне грунтовых вод (УГВ), т.к. может произойти вымывание, заиливание или пучение песчаной подушки.

3. Инъекционное закрепление грунтов оснований. Осуществляется путем нагнетания в грунт через систему инъектором или пробуренных скважин соответствующих растворов или смесей:

а) цементация, применяется для рыхлых крупнообломочных и крупнопесчанных грунтов – по предварительно забитым трубам нагнетается цементное молоко или жидкий цементный раствор;

б) силикатизация, применяется для пылеватых и мелкий песков, лессовых грунтов; растворы готовят на основе силиката натрия, хлористого кальция и различных отвердителей (кремнефтористоводородная кислота, алюминат натрия, ортофосфорная кислота и др.) или углекислого газа;

в) смолизация, битумизация, дают более прочное закрепление песчаных грунтов, чем предыдущий способ и обеспечивают водонепроницаемость трещиноватых скальных грунтов. Растворы создаются на основе битума, карбамидных смол и отвердителей (соляная, щавеливая кислоты, азотнокислый аммоний, сульфитно-спиртовая барда);

г) электроосмотическое закрепление грунтов, заключается в осушении и уплотнении грунта при воздействии постоянного тока, напряжением до 100 V, пропускаемого между электродами. Излишняя вода удаляется из грунта через катоды, которые выполняются в виде труб. Этот способ рекомендуется для глинистых грунтов;

д) электрохимический способ аналогичен предыдущему методу, только через аноды, выполненные в виде труб, в грунт вводят раствор хлористого кальция.

Существует также ряд новых эффективных разработок. Например: повышение несущей способности свай методом энергозакрепления грунта; армогрунты позволяют обходиться практически без фундаментов при строительстве зданий; технологичный и дешевый метод уплотнения основания наклонными сваями и др.

Источник

Искусственное закрепление грунтов

Представляет собой совокупность воздействий, в результате которых повышается прочность грунта; он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым. Закрепление грунтов применяют при создании вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых завес или повышение несущей способности несущих оснований. В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, требуемой степени и назначения закрепления применяют замораживание, цементацию, битумизацию, химический, электрический, термический, электрохимический и др. способы искусственного закрепления грунтов. Замораживание грунтов — применяют в сильно водонасыщенных грунтах при разработке глубоких выемок, для этого по периметру котлована погружают замораживающие колонки из

труб, соединенных между собой трубопроводом, по которому нагнетают специальную жидкость — рассол (растворы солей с низкой температурой замерзания), охлажденный холодильной установкой до -20. -25 С. Рассол в холодильной установке охлаждают хладоагентами — аммиак, реже углекислота. Охлаждающие иглы состоят из наружных труб, закрытых и заостренных снизу. Рассол поступает во внутреннюю трубу, а в нижней части колонки переходит в наружную трубу, по которой поднимается вверх, потом направляется к следующей колонке. Окружающий грунт замерзает, образуя сплошную водонепроницаемую завесу. Недостатки: эффект сохраняется только при постоянно действующих замораживающих колонках; после отключения подачи рассола через 1-2 дня грунт полностью оттаивает. Цементация грунтов — применяется для увеличения несущей способности оснований Применяется при новом строительстве, при реконструкции зданий и сооружений. Суть: в грунт под давлением нагнетается цементно песчаный раствор, который заполняет все полости в грунте, связывает частицы, тем самым повышается механическая прочность грунта.

Битумизация – применяется для увеличения вонепронецаемости грунтов. Сует: в пробуренные в грунте скважины подается разогретый битум, который заполняет имеющееся пространство в грунте, связывает частицы и повышается водонепроницаемость грунта.

2. Разбивка объекта на захватки.

Участок — часть зд. и соор., в пределах которой существуют одинаковые производственные условия, позволяющие использовать одинаковые методы и технические средства. В качестве участков принимают температурные блоки одноэтажных пром. зд., этаж или часть этажа многоэт. зд., секции жилых домов в пределах одного этажа и т.д.

Захватка — часть зд. и соор. (участок или часть участка), характеризуемую примерно равной трудоемкостью, перечнем и кол-вом стр-ых процессов, продолжительностью их выполнения. Разбивку зд. на захватки осущ-ют след. образом. Размеры захваток устанавливают исходя из планировочных, объемных и конструктивных решений и направлений основных процессов возведения зд. Захваткой могут быть приняты несколько фундаментов под колонны, стеновое ограждение из панелей в пределах нескольких шагов колонн, секция или полусекция жилого зд. при выполнении кирпичной кладки.

Иногда объект стр-ва расчленяют на технологические ярусы. Разбивка на ярусы – высотная разбивка, обусловленная допустимостью перерыва в бетонировании и возможностью образования температурных швов. Так, однаэт. здание разбивают на 2 яруса: первый — фундаменты, второй — все .стальные конс-ции каркаса. В многоэтажном за ярус принимают полностью I этаж с перекрытиями. Превышение высоты яруса более 4 м не желательно т.к. при большей высоте при бетонировании увеличивается боковое давление на опалубку. Необходимость такого расчленения по вертикали возникает когда по конструктивным особенностям объекта фронт работ открывается в процессе их выполнения. Фронт работ — определенный участок стр. объекта, выделяемый бригаде или звену. Для бригады — это захватка, для звена – делянка.

При возведении зд. используются технические средства. К ним относятся стр.машины, механизмы, подручные тех. средства н различные приспособления.

Стр. машины — передвижные или стационарные тех. средства с рабочим огранном, приводимым двигателем в действие. Механизмы в отличии от машин неимеют спец. двигателя. Рабочий орган приводится в действие через соотв-ший преобразователь движения самими стр.органами (лебедки, катки и т.д.).

Подручным тех. средством яв-ся личным орудием труда рабочих: ручной инструмент (лопата, молоток и т.д.); механизированный инструмент имеет бензо- или электродвигатель — это ручные машины.

Технологическая оснастка нужна дня обеспечения удобства безопасности работы, сохранять сройматериалы, полуфабрикаты и детали (контейнера, кассеты, бункера, баллоны с газом и жидкими вещ-ми).

Энергетическая оснастка нужна для обеспечения работы стр. машинами и мех. инструментами, технологическую нужду, освещение и др. производственные нужды (компрессоры, трансформаторы, осветительные и электросиловые проводки и др.).

Эксплуатационная оснастка обеспечивает условия нормальной эксплуатация стр. машин, механизмов, инструмента и т.д. ( подкрановые пути, ограничители движения, сигнальные приспособления, станки точильные, заправочные аппараты и др.).

Персональная оснастка обеспечивает возможность стр. рабочим трудиться безопасно, особенно на высоте (лестницы, ограждения, стремянки, люльки и др.).

Транспортные тех.средства ( краны, бетононасосы, транспортеры и др.) обеспечивают доставку материал, элементов и тех. средств к возводимым зд. и соор. При I совместной организации труда рабочих в целях повышения эффективности их труда бригаду оснащают нормокомплекгом технических средств. Нормокомплект — совокупность техсредств оснащения рабочего места бригады, определенного численного состава для выполнения работы утвержденной технологии с нормативной производительность труда (средства малой механизации, механиз. и ручной инструмент, тех оснастка, средства измерений и контроля, средства индивидуальной защиты рабочих).

Источник