Закрепленные грунты

6.9.1. Закрепление грунтов производят в целях повышения их прочности и водонепроницаемости в основании вновь строящихся или существующих сооружений. Возможность и способ закрепления грунтов основания существующих сооружений должны устанавливаться с учетом характера деформаций основания и категории технического состояния сооружений (см. приложение Е).

Массивы из закрепленного грунта (закрепленные массивы) могут быть использованы в качестве оснований фундаментов, а также временных и постоянных ограждающих конструкций котлованов, противофильтрационных завес и других заглубленных конструкций.

6.9.2. Для устройства закрепленных массивов грунта в зависимости от их назначения и инженерно-геологических условий применяют следующие способы закрепления:

инъекционный - путем нагнетания в грунт химических или цементационных растворов с помощью погружаемых инъекторов или через скважины (смолизация, силикатизация, цементация);

виброинъекционный - путем нагнетания в грунт химических или цементационных растворов через инъекторы при одновременном воздействии на закрепляемый грунт высокочастотной вибрации (смолизация, силикатизация, цементация);

буросмесительный - путем механического перемешивания грунта с цементным раствором, цементом, известью или другим вяжущим в сухом виде или в виде раствора в процессе бурения без извлечения грунта на поверхность с созданием элементов закрепленного грунта;

струйный («jet grouting») - позволяющий разрушать струей высокого давления грунт в скважине и смешивать его с цементным раствором путем нарушения естественной структуры грунтов с созданием элементов закрепленного грунта, обладающих заданными свойствами или полным замещением грунтов цементным раствором;

термический - путем спекания грунта в скважине высокотемпературными газами или с помощью электронагрева грунта.

Способ закрепления, рецептура растворов и технологические параметры должны обеспечивать необходимые расчетные физико-механические характеристики закрепленного грунта и удовлетворять требованиям по охране окружающей среды.

6.9.3. Инъекционный способ закрепления грунтов при инъекции через скважины и инъекторы следует применять в следующих грунтовых условиях:

силикатизация и смолизация - в песках с коэффициентом фильтрации 0,5 до 80 м/сут;

силикатизация - в просадочных грунтах при коэффициенте фильтрации не менее 0,2 м/сут. и степени влажности S_r £ 0,7;

цементация (цементом общестроительного назначения с удельной поверхностью частиц не более 4´10³ см²/г) - в трещиноватых скальных грунтах с удельным водопоглощением не менее 0,01 л/мин · м², в крупнообломочных грунтах при коэффициенте фильтрации не менее 80 м/сут., а также для заполнения карстовых полостей и закрепления закарстованных пород;

цементация (цементом с высокодисперсным гранулометрическим составом с удельной поверхностью частиц более 1´10⁴ см²/г) - в песках с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 80 м/сут.

Виброинъекционная технология (силикатизация, смолизация, цементация) применяется в песках с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 80 м/сут.

6.9.4. Буросмесительный способ следует применять для закрепления песков, илов независимо от степени влажности, а также лессовых просадочных грунтов с числом пластичности 0,02 - 0,15 в грунтовых условиях I типа просадочности.

Применение буросмесительного способа закрепления илов допускается для сооружения II уровня ответственности, а для закрепления лессовых просадочных грунтов для сооружений III уровня, ответственности.

6.9.5. Струйный способ («jet grouting») предназначен для закрепления песчаных и глинистых грунтов при I_L > 0,5, способных под воздействием энергии струи диспергироваться с разрушением структуры и смешиваться с цементным раствором.

6.9.6. Термический способ следует применять для закрепления лессовых просадочных грунтов со степенью влажности S_r £ 0,5.

6.9.7. Для химического закрепления используют в качестве крепителей водные растворы силиката натрия, акрилаты, лигниты, уретаны карбамидных и других синтетических смол, в качестве отвердителей - неорганические или органические кислоты и соли, а также газы. Для регулирования процессов гелеобразования или предварительной обработки закрепленного грунта применяют рецептурные добавки.

6.9.8. Для цементации грунтов следует применять цементационные растворы: цементные (при необходимости с химическими добавками), цементно-песчаные, цементно-глинистые, цементно-песчано-глинистые и др.), а также поризованные и вспененные растворы.

При наличии агрессивных подземных вод надлежит применять стойкие по отношению к ним цементы.

6.9.9. Рецептуры растворов для инъекционных и буросмесительных способов закрепления грунтов и физико-механические характеристики закрепленных грунтов должны уточняться по результатам их закрепления в лабораторных или полевых условиях.

6.9.10. Форму и размеры закрепленных массивов, а также физико-механические характеристики закрепленных грунтов следует устанавливать исходя из инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, принятого способа и технологии работ по закреплению грунтов, а также результатов расчета оснований в соответствии с требованиями раздела 5 с учетом взаимодействия закрепленного массива с окружающим грунтом.

При наличии в основании специфических грунтов следует дополнительно учитывать требования раздела 6.

Основания, усиленные отдельными закрепленными массивами (столбами) диаметром от 0,6 до 1,0 м, должны проектироваться в соответствии со СП 24.13330.

Основания, усиленные отдельными закрепленными массивами, создающими эффект армирования грунта, должны проектироваться в соответствии с требованиями раздела 5.

6.9.11. При проектировании закрепления грунтов для выбора способа закрепления, состава раствора и прогнозирования физико-механических свойств закрепленных грунтов следует привлекать специализированные организации.

6.9.12. Материалы инженерно-геологических изысканий и лабораторных исследований помимо характеристик, указанных в 5.1.8, должны содержать данные о гранулометрическом составе и коэффициенте фильтрации грунта, химическом составе водных вытяжек грунтовых вод, а для закрепленных грунтов - прочность на одноосное сжатие R_c, МПа.

6.9.13. Проектом закрепления грунтов должны быть предусмотрены опытно-производственные работы по закреплению. На этапе проектирования назначаются расчетные технологические параметры. Рабочие технологические параметры уточняются по результатам опытно-производственных работ.

6.9.14. Проектирование закрепления грунтов производят в следующей последовательности:

на основании материалов изысканий и лабораторных исследований назначают способ закрепления грунтов, прочностные и деформационные характеристики закрепленного грунта. Допускается значения j _stb, c_stb, E_stb закрепляемых песков до получения результатов опытных работ принимать по таблице 6.12 в зависимости от прочности закрепленного грунта на одноосное сжатие R_c;

выбирают конструктивную схему закрепления грунтов основания: а) сплошное закрепление на заданную глубину; б) армирование грунтов основания отдельными опорами из закрепленного грунта; в) комбинированная схема, предусматривающая, например, сверху сплошное закрепление, а ниже - из отдельных опор;

назначают предварительные геометрические размеры закрепленного грунта в плане и по глубине. Минимальный вынос закрепления за контуры фундамента принимают по таблице 6.13 в зависимости от расчетного давления под подошвой фундамента и значения R_c;

производят расчет закрепленного основания по предельным состояниям в соответствии с указаниями раздела 5. По результатам расчета производят корректировку геометрических параметров закрепляемого грунта;

назначают радиус закрепления грунта от инъектора (скважины) в зависимости от коэффициента фильтрации по таблице 6.14;

Таблица 6.12

Способы закрепления	Характеристики грунта	Средние значения характеристик закрепленных песков при их прочности Rc, МПа
0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0
Силикатизация двухрастворная	сstb , МПа	0,10	0,2	0,54	0,65	0,85	1,03
j stb , град.
Estb , МПа
Силикатизация однорастворная с H2SiF6	сstb , МПа	0,10	0,21	0,55	0,65	-	-
j stb , град.					-	-
Estb , МПа					-	-
Силикатизация газовая	сstb , МПа	0,10	0,2	0,55	0,65	-	-
j stb , град.					-	-
Estb , МПа					-	-
Смолизация	сstb , МПа	0,10	0,2	0,50	0,59	0,73	0,96
j stb , град.
Estb , МПа

Таблица 6.13

Расчетное давление под подошвой фундамента, кПа	Минимальный вынос закрепления за контур фундамента, м, при прочности закрепленного грунта Rc МПа
0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0
	0,3	0,25	0,20	0,15	0,1	0,05
	0,45	0,35	0,25	0,15	0,15	0,10
	-	0,45	0,35	0,25	0,20	0,15
	-	-	0,5	0,35	0,25	0,20
	-	-	-	0,5	0,3	0,2