Свайные работы. Закрепление грунтов

При строительстве любых зданий, свайные работы являются одним из обязательных элементов строительства. Сваи служат для передачи нагрузки от зданий, сооружений на более прочные слои грунта, если они строятся на

зыбкой и неустойчивой почве. Классифицируются сваи по материалу, из которого они сделаны, по форме

их ствола, по поперечному сечению, по способу передачи нагрузок на грунт, по методам производства свайных работ. Выбор варианта свай и метода

свайных работ должен быть сделан с учётом всех внешних факторов, влияющих на качество строительства.

Технологические процессы погружения свай. Свайные работы

Свайные работы включают следующие технологические процессы: погружение свай и свай-оболочек, изготовление набивных свай, бурение скважин, срезку свай, пробную забивку и производственные испытания свай, устройство ростверка. Шпунтовые ограждения устраивают в виде сплошных рядов шпунта или труб различного диаметра.для защиты котлованов и траншей от грунтовых вод, организации противофильтрационных завес и перемычек в строительстве гидротехнических и других сооружений. Основным работам по устройству свайных фундаментов предшествуют подготовительные: завоз и складирование свай, свай-оболочек и шпунта; разбивка осей свайного поля и мест погружения свай; проверка состояния элементов и узлов сборки составных свай.

В процессе подготовки производства должны быть определены нормокомплекты машин(установки для забивки свай), механизмов, технологической оснастки, типы копрового и сваебойного оборудования, установлены технически и технологически целесообразные характеристики бурильных станков и бетонирующих агрегатов, сваепогружающих молотов и погружателей.

Работы по устройству свайных фундаментов осуществляются в следующей последовательности: планировка площадки; разбивка осей здания и рядов свай, пробная забивка свай и испытание их динамической и статической нагрузкой; погружение свай; сдача и приемка погруженных свай; срубка голов свай и подготовка их под ростверк; устройство ростверка; сдача и приемка ростверка.

Свайные работыСвайные работы выполняют при устройстве свайных фундаментов зданий и сооружений жилищного,

промышленного, сельскохозяйственного и транспортного строительства, а также подпорных стен, шпунтовых ограждений, противофильтрационных завес, опор мостов, подземных сооружений. Свайные работы характеризуется высоким уровнем индустриальности и представляют собой совокупность комплексно-механизированных технологических процессов. Устройство свайных фундаментов позволяет значительно снизить трудоемкость работ нулевого цикла, сократить продолжительность строительства объектов, повысить качество работ.

Так, например, в слабых грунтах при замене ленточных фундаментов свайными можно уменьшить объем земляных работ на 70 - 85 % или полностью исключить их, сократить расход бетона на 25 - 40 % повысить надежность эксплуатации сооружений за счет уменьшения осадок основания.В сложных грунтовых условиях (слабые водонасыщенные грунты, высокий уровень грунтовых вод, мерзлые пучинистые грунты, фундаменты глубокого заложения в стесненных условиях и др.) устройство свайных фундаментов - часто единственное целесообразное решение выполнения работ нулевого цикла, на долю которого приходится около 15 % трудовых затрат и до 40 % общей продолжительности строительства объектов.

В настоящее время в строительстве получили массовое применение забивные железобетонные сваи. Работы по их устройству составляют 90 % всего объема свайных работ: на другие типы свай, в том числе набивные сваи, приходится всего 10 %, хотя в ряде случаев они эффективнее забивных. Известно, что применение забивных железобетонных свай в плотных грунтах приводит к тому, что они не добиваются до проектных отметок или разрушаются в процессе забивки. Это приводит к перерасходу материала, недоиспользованию несущей способности и снижению эффективности применения свай.

При всем многообразии конструктивных решений свайных фундаментов важнейшее значение имеет правильный выбор типа свай с учетом инженерно-геологических и климатических условий строительства, конструктивных особенностей сооружений, величины и направления действующих нагрузок и других факторов, определяющих технологию свайных работ. Необходимо учитывать также всю сумму взаимосвязанных факторов строительного производства: изменяющиеся климатические и грунтовые условия; разнообразие видов свайных фундаментов и типов конструкций свай; широкую номенклатуру сваепогружающих машин; оптимальную технологию и организацию выполнения работ.

Способы (методы) погружения свай в грунт

Различают следующие типы свай по способу их устройства на мерзлых и вечномерзлых грунтах:буроопускные - погружаемые под действием собственной силы тяжести в предварительно пробуренные

скважины, диаметр которых больше поперечного сечения свай (эти сваи получили распространение в жилищном строительстве Норильска и Якутска при выполнении фундаментов в твердомерзлых грунтах);

бурозабивные - погружаемые забивкой или вибрацией в лидерную скважину, имеющую диаметр меньше, чем поперечный размер сваи (опыт их использования накоплен в Воркуте, Магадане, Норильске при строительстве на пластично-мерзлых грунтах);

забивные - погружаемые с помощью молотов или вибрированием непосредственно в мерзлый грунт (такие сваи можно применять только в пластично-мерзлых грунтах без крупнообломочных включений при производстве работ в летнее и осеннее время, когда поверхностный слой грунта не в твердомерзлом состоянии, возможность их погружения выясняется на основании забивки пробных свай); забивные сваи в твердомерзлых грунтах практически не устраиваются из-за невозможности их погружения;

опускные - погружаемые под действием собственной массы в предварительно оттаянный грунт (сваи этого типа применяются в твердомерзлых грунтах и особенно широко в Якутске);

бурообсадные - полые круглые сваи-оболочки с ножевым кольцом, погружаемые путем разбуривания забоя через полость свай и периодической забивкой (рекомендуются к применению при чередовании слоев талого и мерзлого грунта, а также при наличии грунтовых вод); полость сваи заполняется грунтом или бетоном;

буронабивные сваи - устраиваемые посредством укладки бетона в предварительно пробуренную скважину с установленным в ней арматурным каркасом (такие сваи применяются в Норильске при строительстве по принципу I, когда верхний слой грунта - талый; применение таких свай в вечномерзлых грунтах опробовано в Норильске и Якутске).

Выбор того или иного способа погружения свай в вечномерзлые грунты диктуется технико-экономическими обоснованиями с учетом технологических достоинств и недостатков выполнения работ.

Контроль качества погружения (забивки ) свай

Контроль качества работ по устройству свайного фундамента ведется пооперационно с оформлением актов подготовки котлована, подъездных путей, геодезической разбивки, погружения свай, устройства ростверка.

Основным требованием к качеству погружения сваи является достижение ею заданной несущей способности. Допустимая нагрузка на сваю зависит от глубины, точности и технологии ее погружения, а также от грунтовых условий. Наиболее достоверное значение несущей способности свай дает(опытная забивка свай, пробная забивка свай) их статическое испытание, однако оно трудоемко и длительно. Поэтому в процессе производства работ применяется менее точный, но простой и удобный в исполнении динамический метод испытания свай, сущность которого основана на корреляции зависимости сопротивления сваи и отказа.

Отказом сваи называется глубина погружения сваи в грунт от одного удара молота, определяемая как среднее арифметическое значение величины глубины погружения сваи от определенного числа ударов (залога). Число ударов в залоге для молотов подвесных и одиночного действия принимают равным 10 (для молотов двойного действия и вибропогружателей принимают число ударов или работу механизма в течение 2 мин). Этот фактический отказ сравнивается с расчетным (проектным), который устанавливают проектировщики исходя из инженерно-геологических условий, с целью контроля несущей способности сваи. Отказ замеряется в конце погружения сваи с точностью до 1 мм не менее чем от трех последовательных залогов. Свая, не давшая расчетного (проектного) отказа, должна быть подвергнута контрольной добивке после отдыха и засасывания ее в грунте в течение 6 суток - для глинистых и разнородных грунтов, 10 суток для водона - сыщенных мелких и пылеватых песков. 20 суток для мягко- и текучепластичных глинистых грунтов. Сваи, давшие ложный отказ, или сваи, не забитые на 10 - 15 % длины, следует подвергнуть обследованию с целью устранения причин, затрудняющих забивку. В случае; если отказ при контрольной добивке превышает расчетный, проектная организация должна провести контрольные испытания свай статической нагрузкой и откорректировать проект свайного фундамента или его часть.

Погружение свай может производиться как до проектного отказа, так и до проектной отметки (устанавливается проектом). Последнее возможно только в тех случаях, когда под острием сваи залегают слабые грунты и несущая способность сваи не превышает 200 кН.

Выбор способа, типа машин (копров) и оборудования для сваебойных работВыбор способа погружения свай зависит от грунтовых условий, конструкции, длины и массы сваи.

Наиболее распространенным способом является ударное погружение свай с помощью падающих механических и дизель-молотов, реже паровоздушных молотов. Ударный способ рационален для погружения цельных и составных железобетонных свай сечением 0,2х0,2 - 0,4х0,4 м, длиной до 30 м в любых грунтах.

Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых песчаных грунтов и супесчаных водонасыщенных грунтов; вибровдавливание рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины; применение вдавливания статической нагрузкой ограничивается глинистыми грунтами текучей консистенции. В ряде случаев применяют свайные погружатели комбинированного действия, например вибромолоты, в которых используется ударная сила молота и действие вибропогружателя, или установки статического вдавливания в сочетании с вибропогружателями.Широко распространенная ударно-вибрационная технология погружения имеет ряд недостатков: необходимость усиленного армирования свай; значительное влияние ударных и вибрационных нагрузок на рабочие органы машины, близкостоящие здания; нарушение структуры грунта и неравномерность осадок фундаментов; высокий уровень шума и вибраций при забивке свай.

Поэтому в настоящее время продолжается поиск новых, более прогрессивных и эффективных технологий устройства свайных фундаментов и способов погружения свай с использованием предварительного бурения лидерных скважин, и методом вдавливания и завинчивания свай.Выбор молота для забивки свай и свай-оболочек производят исходя из предусмотренной проектом несущей способности сваи (сваи-оболочки), ее массы и плотности грунта. Ориентировочно масса ударной части молота должна быть при длине сваи более 12 м не меньше массы сваи, при длине до 12 м - не менее 1,5 и 1,25 ее массы (если забивка ведется соответственно в плотных и связных грунтах).

Выбор способа, типа машин (копров) и оборудования для сваебойных работ

Можно также пользоваться указаниями СНиПа, в которых соотношение массы молота и железобетонной сваи к расчетной энергии удара рекомендуется принимать: не менее 3 - для подвесных молотов, не менее 5 - для штанговых дизель-молотов и не менее 6 - для трубчатых дизель - молотов и молотов двойного действия. Молоты двойного действия используют для забивки и извлечения легких трубчатых металлических свай и стального шпунта.

Сваи забивают в строго определенной технологической последовательности. Последовательно-рядовая схема забивки применяется в несвязных грунтах; в глинах и суглинках она приводит к неравномерным осадкам грунта, отклонению свай от проектного положения. Концентрическая схема забивки от краев свайного поля к центру характеризуется сильным уплотнением грунта в центральной зоне и выпиранием свай, поэтому ее следует применять в слабых, водонасыщенных грунтах. Концентрическая забивка от центра свайного поля к краям рекомендуется в слабосжимаемых грунтах, при других схемах сваи в процессе забивки могут отклоняться из-за неравномерного уплотнения и обжатия грунта. При секционной схеме забивки, применяемой в связных грунтах, забивают сначала сваи в граничных рядах секций, а затем ведут последовательно-рядовую забивку в пределах секций. Такая схема забивки позволяет равномерно распределить нагрузку на грунт по всей площади свайного поля. Необходимой точности погружения свай в плане и по высоте можно добиться за счет такой организации работ и применения оптимальных проходок копровых агрегатов, при которых отклонения свай будут минимальными. Так, например, повторная добивка свай, использование секционной схемы забивки и применение наклонных свай позволяют устранить выпирание последних и отклонение их от проектного положения.

При устройстве свайных фундаментов в виде кустов свай или свайного поля в котловане вытянутой формы шириной до 18 м целесообразно использовать мостовую копровую установку конструкции ЦНИИОМТП с координатно-шаговым механизмом, имеющим программное управление.

Универсальные самоходные копры типа СП-69, смонтированные на платформе башенных кранов, обеспечивают забивку железобетонных свай длиной до 25 м.

Установка на базе крана для работ нулевого цикла может быть применена не только для забивки свай, но и для монтажа сборных элементов ростверка.

Погружение свай забивкойВ ППР свайных работ включаются технологические карты, исполнительные схемы, графики,

технологические схемы погружения свай, излагается технология погружения свай и устройства ростверков.

Забивку свай выполняют в соответствии с исполнительной схемой свайного поля по рабочим чертежам проекта, содержащим данные о длине свай, их сечении, глубине погружения, величине отказа, направлениях перемещения копра, с соблюдением технологии забивки свай.

Данные о погружении свай необходимо записывать в «Журнал забивки свай»). В состав основных работ входят:

перемещение копра или копровой установки к месту погружения сваи; строповка и подтягивание сваи к копру; установка сваи на точку погружения и выверка правильности ее положения; закрепление на свае наголовника; установка погружателя и расстроповка сваи; погружение сваи с выверкой ее положения; снятие погружателя и наголовника; срубка недопогруженной части сваи или забивка дублирующей сваи.

Виды свай и свайных фундаментовРазличают сваи забивные, или заводского изготовления, и набивные, которые устраивают

непосредственно на строительной площадке в полостях пробуренных скважин заданного диаметра. Сваи-стойки, прорезая слои слабых грунтов, передают нагрузку своим острием на глубоко расположенный прочный грунт, а висячие сваи воспринимают ее преимущественно боковой поверхностью за счет сил трения по всей высоте сваи. Практически чаще всего имеет место сочетание этих двух состояний работы сваи. В соответствии с направлением погружения конструкций в грунт различают сваи вертикальные и наклонные. Анкерные и корневидные сваи применяют в тех случаях, когда фундамент предназначается для восприятия значительных горизонтальных и выдергивающих усилий.

Расположение свай в плане может быть: одиночным - под отдельно стоящие опоры; ленточным в несколько рядов - под стены зданий; кустовым - под тяжелые колонны и опоры; в виде сплошного свайного поля - под специальные высотные сооружения (дымовые трубы, доменные печи и т. п.).

Из забивных свай наиболее ударостойкими являются железобетонные предварительно напряженные сваи, верхняя часть которых дополнительно армируется или усиливается ударопрочным фибробетонным оголовком. Известно, что в процессе забивки свай в них возникают не только сжимающие, но и значительные растягивающие усилия, которые воспринимает стержневая, проволочная или прядевая арматура. Для изготовления свай используют бетон не ниже М200, для предварительно напряженных - бетон М300, М400.При возведении фундаментов в слабых, неустойчивых, водонасыщенных грунтах находят применение следующие виды железобетонных свай: с уширениями по стволу; полые круглого сечения; призматические и пирамидальные.

Виды свай и свайных фундаментов

Последние, благодаря развитым наклонным поверхностям могут воспринимать большие, нагрузки по сравнению с призматическими при меньшем расходе материала. Ромбовидные сваи сплошного сечения рекомендуются на пучинистых грунтах.

Представляют интерес также сваи с инвентарной многократно используемой арматурой и составные многосекционные, которые стыкуются между собой сваркой закладных деталей, болтовым соединением металлических фланцев или замковыми устройствами специальной конструкции. В качестве анкерных инвентарных устройств широко распространены винтовые сваи металлические или комбинированные с использованием железобетона и пластмассы. Винтовой наконечник имеет диаметр лопасти, превышающий диаметр сваи, благодаря чему такие сваи хорошо воспринимают как вдавливающие, так и выдергивающие нагрузки.Массовому внедрению забивных свай способствовало быстрое освоение серийного производства высокопроизводительного копрового и сваебойного оборудования (для коротких свай длиной до 8 м, длинных 16 - 20 м и составных), которое позволило прорезать толщу слабых грунтов и опирать сваи на прочные коренные породы.

Опыт применения свайных фундаментов показал, что весьма эффективной является конструкция свая-колонна, позволяющая полностью исключить работы по устройству ростверков, а также связанные с этим земляные работы. Использование свай-колонн при строительстве сельскохозяйственных объектов позволяет уменьшить стоимость работ нулевого цикла и сократить продолжительность строительства.

Виды свай и свайных фундаментов

В особых условиях строительства, при возведении фундаментов глубокого заложения, применяют стальные сваи, которые изготовляют из прокатных профилей или труб длиной 20 - 30 м, а также трубобетонные стальные полые трубы, заполненные бетоном.Шпунтовые сваи (деревянные, стальные и железобетонные) используют при устройстве сплошного ограждения, подпорных стен, временного ограждения котлованов и траншей. Металлический шпунт промышленного сортамента изготовляется различного профиля и может быть применен многократно.

Ростверк - конструкция, которая объединяет сваи и служит для равномерной передачи нагрузки сооружения на них и на грунтовое основание. Различают сборные, сборно-монолитные и монолитные высокие и низкие ростверки. При безростверковых свайных фундаментах для крупнопанельных зданий до двенадцати этажей вместо ростверков применяют сборные железобетонные оголовки, которые насаживают на головы свай и замоноличивают бетоном М200. Устройство монолитных ростверков связано с выполнением трудоемких опалубочных, арматурных и бетонных работ, которые отсутствуют при сборном варианте. Наиболее экономичны предварительно напряженные железобетонные ростверки.

Устройство ростверков . Технология исполнения

Ростверки являются ответственной частью фундамента. Поэтому нужна специальная технология их устройства. Ростверок нужен в тех случаях, когда передаётся нагрузка от всей наземной части дома на грунт. Передача происходит благодаря имеющимся сваям. Различают как железобетонные, так и стальные ростверки.

Ростверки выбирают согласно типам свай. Выбранные типы свай имеют значение для выбора технологии. Если сваи бетонные или железобетонные, то выполнение ростверков производится, используя сборный и монолитный железобетон.

Перед тем как устроить ростверок, когда присутствуют забивные сваи, где головы располагаются по разным отметкам, нужно выполнить ряд трудоёмких операций, чтобы произошло их выравнивание. Проводятся работы по срезанию бетона, резку арматуры и пр. Если производится срезание бетона, то используют пневматические отбойные молотки. Конечно, эффективней для таких операций применение специального устройства. Оно имеет замкнутую станину, подвижную раму, съёмные зубья и гидродомкрат с поршнем.

Устройство ростверков . Технология исполнения

Когда сваи погружаются, у них может быть отклонение на 50 мм. Если сваи расположены многорядным или кустовым методом, то это не будет вызывать никаких осложнений, когда будут производить устройство ростверков. При выходе части сечения свай и при однорядном их расположении, необходимо устройство специального выступа. Такой вариант приемлем, если ростверок выполнен из монолитного железобетона.

Необходима проверка верхних поверхностей при помощи нивелира и если нужно, выравнивание опорных поверхностей свай, используя бетонную смесь или цементный раствор. Такая проверка нужна, когда подготавливают головы набивных свай к устройству ростверков.

Для установления балок железобетонного ростверка нужна выравнивающая подсушка. Состав её – это песок. Выравнивающая подсушка имеет площадь от угла здания по захваткам.

Устройство буронабивных свай. Буронабивные сваи

В грунте проходят скважину с использованием установки ударного или вращательного способов бурения. Грунт в забое скважины при ударном способе бурения разрушается ударами долота, присоединенного к бурильным трубам и канатам. Буровые работы вращательным способом выполняется специальной насадкой со сплошным или кольцевым забоем (вращение бурового снаряда инициирует весьма малые величины ускорений, передающихся массиву грунта и расположенным рядом зданиям, поэтому здания не получают каких-либо дополнительных осадок, сохранность их обеспечена).

В процессе буровых работ применяется глинистый раствор, который оказывает гидростатическое давление на стенки скважины, предохраняя их тем самым от обвала. Кроме того, восходящим потоком глинистого раствора частицы разбуренного грунта выносятся на его поверхность.

Устройство буронабивных свай. Буронабивные сваи

После изготовления скважины в нее опускается арматурный каркас, который в зависимости от вида внешней нагрузки может устанавливаться по всей длине сваи, на части ее длины или только у верха для связи с ростверком.

Затем скважина бетонируется методом вертикально перемещающейся трубы. При подъеме бетонолитной трубы в процессе бетонирования нижний конец ее должен быть всегда заглублен в бетонную смесь не менее чем на 1 м. Поданная бетонная смесь уплотняется с помощью вибратора, закрепленного на бетонолитной трубе.

Другой метод бетонирования использует миксер с бетононасосом: бетонирование осуществляется с помощью бетононасоса — на забой скважины опускается бетоновод. Бетононасос под давлением закачивает бетон в скважину, бетоновод все время остается в первоначальном положении и извлекается только после окончания бетонирования, что определяется полным вытеснением глинистого раствора из скважины и появлением чистого бетона на поверхности. Такая технология бетонирования решает сразу две проблемы: полностью исключается возможность «пережима» сваи грунтом и обеспечивается высокое качество бетона в свае (бетонная смесь укладывается при постоянном давлении).

Устройство буронабивных сваи с применением обсадных труб.После буровых работ в скважину помещается свайный каркас в виде трубы. Обсадная труба позволяет:

перекрывать горизонты плывунных грунтов; обеспечивает безопасность ведения свайных работ; позволяет контролировать параметры буровой скважины; обеспечивает высокое качество заполнения скважины бетоном.

Данная технология позволяет изготавливать сваи с уширением до 1200 мм, что дает возможность использовать несущую способность опорной толщи грунтов основания и увеличивает эффективность применения свай.

Устройство ограждающих конструкций методом «стена в грунте»

Сущность способа „стена в грунте“ заключается в образовании под защитой глинистого раствора траншеи (выработки) с вертикальными стенками и последующим заполнением траншеи материалами или конструкциями. При заполнении выработки бетоном, железобетоном и сборными конструкциями стена в грунте выполняет роль ограждающей или несущей конструкции. При заполнении траншеи противофильтрационными материалами они выполняют роль противофильтрационных устройств (завес).Способ „стена в грунте“ используют при возведении подземных частей промышленных, энергетических и гражданских зданий, гидротехнических, транспортных и коммунальных инженерных сооружений. Такой способ дает возможность устраивать фундаменты и подземные сооружения практически любой глубины (4— 50 м и более). Обычно глубина конструкций ограничивается возможностями применяемой землеройной машины. Ширина траншеи может быть 0,2—1,2 м, что также ограничивается имеющимися в строительстве механизмами.

Конфигурация в плане возводимых стен в грунте может быть различной в зависимости от конструкции сооружения и его назначения— прямолинейной, криволинейной и ломаного очертания.

Применение способа „стена в грунте“ может быть ограничено: наличием грунтов с кавернами и пустотами, илов и рыхлых насыпных грунтов, включением обломков строительных конструкций и материалов и других препятствий.

Закрепление грунтов Закрепление грунтов искусственное преобразование (физико-химическими методами) свойств

Грунтов для целей строительства в условиях их естественного залегания. В результате закрепления грунтов увеличивается несущая способность основания сооружения, повышается его прочность, водонепроницаемость, сопротивление размыву и др. Закрепление грунтов широко применяется при строительстве промышленных и гражданских зданий на просадочных грунтах, для укрепления откосов выемок дорог и стенок котлованов в водонасыщенных грунтах, в качестве противооползневых мероприятий, при проходке горных выработок, создании противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений, для защиты бетонных сооружений (фундаментов) от воздействия агрессивных промышленных вод, для увеличения несущей способности свай и опор большого диаметра и т.д. Закрепление грунтов достигается нагнетанием в грунт вяжущих материалов и химических растворов, а также воздействием на грунт электрическим током, нагреванием и охлаждением.

Основные способы закрепления грунтов: цементация, глинизация, битумизация, силикатизация, смолизация, методы электрохимического или термического воздействия, искусственное замораживание.

Цементация заключается в нагнетании в закрепляемый грунт (трещиноватый скальный или песчано-гравелистый) через систему пробуренных в нём скважин цементной суспензии (соотношение массы цемента и воды в растворе в пределах от 0,1 до 2). Для повышения подвижности густых цементных и цементно-песчаных растворов применяют добавки сульфитно-спиртовой барды в количестве 0,01—0,25% по отношению к цементу. Ускорение схватывания растворов и увеличение первоначальной прочности цементного камня регулируется добавками хлористого кальция в количестве 1—5% по отношению к цементу. Прочность и водонепроницаемость грунта после цементации значительно увеличиваются.

В кавернозных скальных породах при большой скорости грунтового потока наряду с цементацией применяется горячая битумизация. Её назначение — заделка наиболее крупных каверн, не поддающихся цементации из-за большой скорости грунтового потока. Нагнетание горячего битума в полости и трещины кавернозных пород производится через пробуренные скважины, оборудованные инъекторами. При холодной битумизации в грунт нагнетают тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ применяется для очень тонких трещин в скальных грунтах и закрепления песчаных грунтов.

Закрепление грунтов Глинизация служит для уменьшения фильтрационной способности трещиноватых скальных,

кавернозных пород и гравелистых грунтов. При этом способе в трещины породы нагнетается под большим давлением глинистая суспензия с добавкой небольшой дозы коагулянта.

Способ силикатизации основан на использовании силикатных растворов. Для закрепления среднезернистых песков применяется т. н. двухрастворный способ, состоящий в последовательном нагнетании в грунт растворов силиката натрия и хлористого кальция. Получающийся в результате реакции гель кремниевой кислоты придаёт грунту значительную прочность и водонепроницаемость. Мелкие пески закрепляются способом однорастворной силикатизации, т. с. раствором силиката натрия с добавкой фосфорной кислоты. В лёссовых грунтах нагнетается лишь раствор силиката натрия; роль второго раствора выполняют соли самого грунта.

Схема установки для силикатизации грунтов:

1 — цистерна с крепителем; 2 — цистерна с кислотой; 3 — насос «НД»; 4 — смеситель; 5 — пульт управления с регистрирующей аппаратурой; 6 — инъектор; 7 — отбойный молоток для погружения инъектора в грунт; 8 — контур закрепления.

Закрепление грунтов Смолизация — нагнетание водного раствора карбамидной смолы с добавкой соляной кислоты,

щавелевой кислоты или хлористого аммония. Применяется для закрепления, повышения прочности и водонепроницаемости мелкозернистых песчаных грунтов.

Для глинистых грунтов, где нагнетание растворов невозможно, используется электрохимический способ закрепления, основанный на пропускании постоянного электрического тока через грунт, в который вводится раствор хлористого кальция, в результате чего грунт обезвоживается и уплотняется. Реакции обмена, происходящие при этом в приэлектродной зоне, также способствуют уплотнению и закреплению грунта. Электрохимическое закрепление подразделяется на электроосушение, электроуплотнение и электрозакрепление.

Схема установки для смолизации грунтов:

1 — инъектор; 2-рабочий шланг; 3-манометр; 4-рабочий бачок; 5 - пробковый кран; 6 - компрессор или баллон со сжатым воздухом

Закрепление грунтов Песчаная подушка, как правило, должна полностью прорезать слой слабых грунтов, в противном случае

ее высоту определяют, исходя из того, чтобы давление, передающееся на слабые подстилающие грунты, не превосходило их несущую способность. Укрепление просадочных лессовых грунтов обжигом.

За последние годы разработан новый термический способ укрепления лессовых грунтов, позволяющий ликвидировать их просадочные свойства и повысить несущую способность.

В процессе обжига в грунте происходят необратимые изменения вследствие распада карбонатов и образования новых цементирующих грунт связей. При этом грунт получает прочность на сжатие до 10-12 кг/см2, утрачивает способность к набуханию, становится водостойким и морозоустойчивым.

Закрепление грунтов Термическое укрепление грунтов производится двумя способами. Первый способ заключается в

нагнетании в грунт через жароупорные трубопроводы воздуха, нагретого до температуры 600-800°. Более эффективен второй способ, который заключается в сжигании различного вида топлива в устье самой скважины, герметически закрытой сверху.

Прогрев укрепляемой толщи грунта до температуры, вызывающей необходимые изменения его свойств, происходит в результате циркуляции нагретого воздуха или раскаленных продуктов сгорания. Во время обжига в скважины нагнетается сжатый воздух для поддержания избыточного давления, что усиливает циркуляцию раскаленного воздуха в грунте и обеспечивает равно мерность обжига по глубине скважины.

Несложное оборудование позволяет регулировать в скважине постоянную температуру в нужных пределах (300-1000°, в зависимости от вида грунта). Нагрев грунта не должен превышать температуру его плавления (1100-1400°), в противном случае происходит оплавление стенок скважины, что сопровождается резким уменьшением зоны обжига.

Схема установки для термического укрепления грунтов с нагнетанием в них

горячего воздуха:1 — агрегат для нагрева воздуха; 2 — компрессор; 3 — трубопровод холодного воздуха; 4 — теплоизолированный трубопровод

горячего воздуха; 5 — затвор скважины; 6 — скважина; 7 — зона термического укрепления

грунта