Закрепление грунтов – подразумевается такие методы их укрепления, при которых между частицами грунта искусственным путем, создаются дополнительные, обусловленные вяжущеми веществом, связи, в результате чего возрастает прочность грунта и уменьшается его сжимаемость. В отличие от методов уплотнения, рассмотренными нами ранее, при закреплении грунтов их структура существенно не изменяется.
Рассмотрим некоторые виды закрепления грунтов.
1.Цементация – это нагнетание цементного раствора под большим давлением.
Цементация в основном применяется для укрепления грунтов обладающих большой водопроницаемостью. К ним относятся: галечник, гравий, крупнозернистый песок, трещеноватые скальные породы. Раствор который используют для цементации состоит из смеси цемента с водой, иногда в него добавляют тонкий песок для заполнения крупных трещин и каверн (пустоты), а также пустот в крупнообломочных грунтах. Нагнетают цементный раствор через перфорированные инъекторы. Их устанавливают в заранее пробуренные скважины. Расстояние между инъекторами определяют опытным нагнетанием раствора.
|
|
Радиус закрепления различных грунтов одним инъектором колеблется от 30 см до 1,5 метров. По трещинам это значение гораздо выше. Цементация считается оконченной если поглощение раствора в течении 30 минут при заданном давлении не превышает 0,5 литра. Для цементации применяют цемент марки М400 и выше. Размер трещин скальных пород поддающихся цементации составляет от 0,15 до 0,2 мм. Для лучшего заполнения трещин рекомендуется вводить в цементный раствор пластификаторы (мылонафт, сульфидноспиртовая барда).
2.Силикатизация
Закрепление грунтов возникает в результате реакции между двумя растворами:
- крепителя (жидкое стекло)
- отвердителя (растворы различных химических веществ)
В строительной практике применяют три основных метода силикатизации:
- двухрастворный
- однорастворный
- газовой силикатизации
Если крепитель и отвердитель нагнетают в грунт поочередно то такой метод закрепления грунтов наз-ся двухрастворным.
Применяется для закрепления песков крупных и средней крупности. Вибрированием или забивкой в песок погружается инъектор длинной 1 метр. Сначала через инъектор в грунт нагнетают раствор силиката натрия (жидкое натриевое стекло). Если мощность закрепляемого слоя велика, инъектр перемещают вниз пол всей толще. Далее через этот же инъектор подают раствор хлористого кальция в пропорции 1:1. Выделяющиеся в рез-те химической реакции нерастворимый в воде гель кремнеевой кислоты (SiO2(m-1)H2O) создает прочную структурную связь между частицами песка, превращая его в кремневидную массу подобную природного песчаника. Закрепляется столб грунта радиусом от 30 см до метра.
|
|
Однорастворный метод силикатизации.
Оба раствора смешивают перед нагнетанием. Используется данный метод для закрепления слабофильтрующих, мелких и пылеватых песков, а также лессовых грунтов. Метод заключается в следующем: в грунт через инъектор одновременно нагнетается одна часть жидкого стекла и три – четыре части фосфорной кислоты (Н3РО4). Эти вещества медленно вступают в реакцию между собой, образуют также гель кремневой кислоты. Грунт набирает прочность лишь через 28 суток. Лессовые грунты закрепляют нагнетая только раствор жидкого стекла, который соединяясь с солями кальция содержащимися в лессе, выделяет гель кремневой кислоты.
Газовая силикатизация.
Отвердителем служит диоксид углерода (СО2). Укрепляют данным методом пески от среднезернистых до пылеватых, в том числе и карбонатные пески.
Электрохимическое закрепление грунтов.
Глинистые водонасыщенные грунты (илы, супеси, суглинки) со степенью влажности близкой к единице или равной ей невозможно укрепить с помощью рассмотренных ранее инъекционных способов, так как такие грунты обладают малой водопроницаемостью. Подобные грунты можно укреплять с помощью электрического тока, если через глинистый грунт пропустить постоянный ток, через 2 электрода, то содержащаяся в грунте поровая вода, будет двигаться от анода к катоду – элекроосмос.
Используя это явление через перфорированный анод в грунт вводят химические в-ва сначала силикат натрия, а затем хлористый кальций. Между анодом и катодом грунт закрепляется.
Термическое закрепление грунтов.
Этот метод применяют для устранения осадок существующих зданий и сооружений. При термическом закреплении грунтов увеличивается прочность и устраняется просадочность лессовых грунтов.
Бурят скважины, в качестве топлива используют газ или мазут. С помощью форсунки топливо подается а скважину. Температура от 300 до 800. Обжиг грунта продолжается от 5 до 10 дней. В результате образуется конусообразный массив грунта (зона укрепленного грунта). Расстояние между скважинами составляет два – три метра. Радиус закрепленной зоны = 2,5 метра. После обжига прочность грунта на сжатие возрастает, увеличивается сцепление грунта, резко снижается водопроницаемость и просадочность. По сравнению с инъекционными методами закрепление грунтов обжиг грунта более экономичен.
При природной влажности лессы способны удерживать вертикальный откос и резко обрушаются при замачивании. Характерной особенностью просадочных грунтов является резкое уменьшение их объема при замачивании, что является причиной резких просадок.
Просадка - быстроразвивающаяся осадка вызванная резкими изменениями структуры грунта.
2а основных принципа строительства на просадочных грунтах:
1. Строительство с устранением в основании просадочных свойств грунтов
При строительстве тяжелых ответственных сооружений используется первый принцип.
2. Строительство с сохранением в основании просадочных грунтов
Используется при возведении относительно легких зданий