Тема: Искусственно улучшенные основания

Ключевые слова: Сваи, свайные фундаменты, сваи трения, сваи-стройки,забивные железобетонные сваи, сваи-колонны, набивные сваи, буроопускные сваи, винтовые сваи, низкая свайная ростверка, высокий свайный растверк.

Методы закрепления грунтов позволяют повысить прочность и уменьшить сжимаемость за счет увеличения сцепления меж­ду его частицами. Следует отметить, что наиболее интенсивно­му закреплению подвергаются грунты, которые относительно хорошо фильтруют воду и являются водопроницаемыми. К ме­тодам закрепления грунтов относится цементация, силикатиза­ция, электрохимическое закрепление и термический обжиг.

Цементация (нагнетание цементного раствора под давле­нием 0,3... 0,6 МПа) применяется для закрепления грунтов с крупными порами: трещиноватых скальных пород, гальки, крупных и гравелистых песков. Чаще всего применяют чистый цементный раствор (1 ч. цемента и 10... 50 ч. по массе воды). Цементация применяется также для повышения прочности тела фундаментов при их ремонте.

Силикатизация заключается в нагнетании химических ра­створов (силикатов натрия) в грунт. Применяется два метода силикатизации грунтов — двух- и однорастворный. Закрепление грунтов двухрастворным методом силикатизации производится путем последовательного нагнетания в грунт растворов силиката натрия и хлористого кальция. Это приводит к взаимодействию этих растворов и выделению геля кремниевой кислоты, которая является вяжущим веществом. Этим методом закреп­ляются пески крупные и средней крупности с коэффициентом фильтрации от 80 до 2 м/сут, что осуществляется путем забив­ки в грунт перфорированной трубы-инъектора, через который с разрывом в 1 м по глубине нагнетают раствор силиката натрия. При извлечении инъектора из грунта подается раствор хлористого кальция также через 1 м. В итоге закрепляется столб грунта диаметром 30... 100 см. При однорастворном методе силикатизации в грунт с помощью инъектора нагнета­ется сложный раствор, состоящий из силиката натрия и фос­форной кислоты или еще более сложного раствора — силиката натрия, серной кислоты и сернокислого алюминия. Таким методом закрепляют пески мелкие и пылеватые, лёссовые просадочные грунты с коэффициентами фильтрации 5... 0,3 м/сут. Следует отметить, что силикатизация не может решить про­блему закрепления грунтов ввиду больших расходов раствора дефицитного силиката натрия. Особенно осложняется эта задача при силикатизации грунтов на большую глубину — до 15... 20 м. Исследованиями лёссовых грунтов под руководством проф. В. Е. Соколовича установлено, что несущая спо­собность этих грунтов может быть повышена с помощью хими­ческой стабилизации путем введения вместе с замачиваемой водой дешевых щелочных реагентов. Они способны активизи­ровать имеющиеся в лёссовых грунтах резервы коллоидной кремниевой кислоты, извести и гидрооксида алюминия с обра­зованием новых цементирующих составов.

Электрохимическое закрепление применяется для грунтов, имеющих коэффициент фильтрации менее 0,1...0,2 м/сут (суг­линки и глины в текучепластичном состоянии, илы и т.д.). Для введения в такие грунты растворов силиката натрия и хлорис­того кальция пропускается постоянный электрический ток, что обусловливает развитие электроосмоса и движение воды от анода к катоду. Через перфорированный анод вводят после­довательно в грунты ростверк силиката натрия и хлористого кальция. Это позволяет закреплять грунт с коэффициентом фильтрации 0,1... 0,005 м/сут. Для грунтов, имеющих коэффи­циенты фильтрации менее 0,01 м/сут, закрепление производит­ся с помощью электролитов (раствор хлористого кальция). В этом случае в грунт внедряются ионы электролита, что спо­собствует закреплению грунта и улучшению строительных свойств.

Смолизация осуществляется нагнетанием в грунт карбамидной смолы с отвердителями. Карбамидная смола — синтетиче­ское вещество, способное отвердевать под действием кислых отвердителей (щавелевая кислота и др.). Ее используют для закрепления мелких и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации 0,5... 5,0 м/сут, лёссовых просадочных грунтов. Перед инъецированием карбамидную смолу соединяют с отвердителем (раствор соляной кислоты) и после этого производят нагнетание в грунт. После затвердения раствора грунт закреп­ляется и превращается в прочное тело.

Термический метод применяется для закрепления лёссовых просадочных, крупнопористых газопроницаемых грунтов, при этом увеличивается их водостойкость и прочность. Термический метод закрепления грунтов осуществляется путем сжигания топлива (газообразного, жидкого или твердого) в заранее про­буренных скважинах при температуре 800 °С. В результате обжига увеличивается прочность структурных связей грунтов, устраняются просадочные свойства.

Рис. 10.1 Схема установки для термического обжига грунтов:

1-компрессор; 2-трубопровод холодного воздуха; 3-емкость для горючего; 4-насос; 5- трубопровод; 6-форсунка; 7- затвор; 8- скважина; 9- зона термического укрепления грунта; а- просадочный лессовый грунт; б- непросадочный

Термическая обработка грунта осуществляется следующим образом (рис. 10.1). Вначале пробуриваются скважины диа­метром 200 мм. Затем подается топливо и воздух таким обра­зом, чтобы сжигание происходило при температуре 800 ЭС в проникающие в грунт газы имели температуру не ниже 300... 400 °С. При расходе жидкого топлива на 1м длины скважины в пределах 80 - 150 кг диаметр закрепленно­го столба составляет 1,5... 3,0 м с кубиковой прочностью 1...3 МПа.

Для уменьшения водопроницаемости грунтов применяется битумизация и глини­зация. Битумизация осуществляется нагне­танием в трещинова­тую скальную породу расплавленного биту­ма или битумной эмульсии с коагулян­том. Глинизация пес­чаных грунтов прово­дится путем нагнета­ния глинистой суспен­зии в тонкие поры песков, что приводит к их заиливанию и уменьшению коэффи­циента фильтрации.

Оснавная литература: 1[217-219];

2[263-268];

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные методы закрепления грунтов?

2. Термический метод для каких грунтов получил широкое распространение?

Дата добавления: 2015-06-04