8. Способы искусственного улучшения оснований.

Если естественное основание оказывается не достаточно прочным, то прибегают к устройству искусственного основания. В соответствии с принятой классификацией все методы улучшения грунта основания можно подразделить на:

• Конструктивные (устройство грунтовых подушек, устройство насыпей, шпунтовые ограждения, армирование грунта);

• Механические: поверхностное (тяжелыми трамбовками, катками, легкими трамбовками, виброуплотнение самоходными или переставными вибротрамбовками), глубинное (пробивка скважин, предварительное замачивание, одновременное предварительное замачивание с глубинными взрывами, виброуплотнение и гидровиброуплотнение), предварительное обжатие (уменьшение уровня подземных вод, с помощью внешней пригрузки и вертикального дренажа);

• Физико-химические: закрепление грунта (силикатизация, синтетические смолы, цементация, термические и электрохимические улучшения).

К слабым грунтам относятся грунты, несущая способность которых настолько мала, что увеличение размеров подошвы ф-та невозможно и нецелесообразно. Физико-механические характеристики грунтов основания не соответствуют предъявленным к ним требованиям.

Поверхностное уплотнение глинистых и песчаных грунтов производится чаще с помощью тяжелых трамбовок, но этот процесс сопровождается динамическим воздействием на грунт и может вызвать сотрясание близкорасположенных зданий.в связи с этим при уплотнении трамбовками весом до 50 кН расстояние до здания, находящегося в удовлетворительном состоянии, должно быть > 10 м, при наличии зданий имеющих трещины в стенах - > 15 м.

Глубинное уплотнение песчаного грунта производится специальными глубинными вибраторами. Это позволяет уплотнять водонасыщенные пески от 1 до 10 м, реже до 20 м. С помощью взрывов уплотняют основания, сложенные просадочными лёссовыми грунтами. Для этого площадку строительства окружают контурной насыпью по периметру кот­лована и замачивают грунт, подавая воду в предварительно пробу­ренные скважины. Далее в эти скважины устанавливают заряды и производят взрывы, один за другим с интервалом в несколько секунд. Грунт, уплотненный таким образом, теряет просадочные свойства и может быть использован в качестве основания для тяжелых зданий. При использовании данного метода плохо уплотняется поверхностный слой грунта толщиной 2...3 м, который доуплотняют с помощью тяжелых трамбовок или подвод­ными взрывами.

И с­кусственное водопонижение осуществляется иглофильтрационными установками с использованием электроосмоса. Искусственное водопонижение вызывает снятие взвешивающего действия воды, равноценное воздействию внешней нагрузки, что приводит к образованию до­полнительных напряжений в скелете грунта. Таким образом, пылевато-глинистый грунт уплотняется в результате понижения уровня подземных вод и увеличения напряжений.

Устройство грунтовых подушек применяется для частичной замены сильно сжимающихся грунтов в основании зданий. Его выполняют из гравия, песков, крупных шлаков, минеральных отходов различных производств. Размеры грунтовых подушек определяются по результатам расчета, а толщина подушек находится из условий: 1) осадка подушки и нижележащих слоев слабого грунта под воздействием ф-та не должна превышать предельно допустимого значения установленного нормами; 2) по подошве подушки должно выполняться условие: , где - вертикальное напряжение от собственного веса; - дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки. Устойчивость подушки обеспечивается если угол распределения давления α находится в пределах 30…45⁰.

Шпунтовые ограждения применяют в том случае, когда есть опасность выпирания слабого грунта из под ф-та в стороны. Для этого в плотный грунт 2 забивают шпунтовое ограждение 3 с заделкой его в ф-ную плиту 4 и с укладкой дренажной прослойки. Следует учитывать, что в этих случаях здание может получить повышенные деформации.

Армирование грунтов основания наклон­ными сваями, заполненными местным уплотненным грунтом или щебнем, значительно повышает его несущую способность, снижает сжимаемость. Армирование основания может быть осуществлено также путем устройства наклонных буроинъекционных свай, с помощью струй­ной технологии.

Методы закрепления грунтов позволяет увеличить прочность и снизить сжимаемость за счет увеличения сцепления между частицами грунта. Наиболее интенсивному закреплению подвергаются грунты, являющиеся водопроницаемыми.

Цементация – нагнетание цементного раствора под давлением 0,3-0,6 МПа. Применяют для закрепления грунтов с крупными порами: трещин в скальных породах, крупнообломочные и гравелистые пески и др.

Силикатизация – нагнетание растворов силиката натрия в грунт. Применяют 2 способа: 2-х растворный (закрепление производится путем последовательного нагнетания в грунт растворов силиката натрия и хлористого калия, в результате взаимодействия которых происходит выделение геля кремниевой кислоты, которая является вяжущим веществом) и 1 растворный силикат натрия (нагнетание в грунт с помощью инъектора сложного раствора, состоящего из силиката натрия и фосфорной кислоты).

Электрохимическое закрепление используется в суглинках и глинах с помощью электрического тока ускоряющего процесс фильтрации растворов силиката натрия и хлористого кальция.

Смолизация осуществляется нагнетанием в грунт карбамидной смолы с отвердителем (раствор соляной кислоты). Применяют для закрепления мелких и пылеватых песков, а так же лёссовых грунтов.

Термический метод применяют для закрепления лессовых, просадочных, крупнопористых, газопроницаемых грунтов повышением водостойкости и прочности. Термический метод осуществляется путем сжигания топлива в заранее пробуренных скважинах при температуре 800 ⁰С. В результате обжига увеличивается прочность структурных связей грунта, устраняются просадочные свойства.