5 Методы искусственного закрепления грунтов и создание противофильтрационных завес.

Цель закрепления грунтов: повышение прочности, устойчивости грунтов или придание им свойств водонепроницаемости.

Закрепление применяется при:

-усилении оснований под существующими зданиями,

-вскрытии котлованов,

-создании противофильтрационных завес,

-для увеличения несущей способности свай и опор значительного сечения.

Выбор способа закрепления производится на основе технико-экономического анализа с учетом конструктивных условий и назначения сооружения, грунтовых условий. Применение того или иного способа в данных грунтовых условиях должно определяться опытным закреплением.

1. Метод замораживания.

(закрепление временное). Поступление холодного раствора CaCl, лед имеет низкий коэффициент фильтрации

2.Электроосмотическое закрепление.

(для глин – не дренирующих грунтов)

Постоянный ток (U=30100 В). Электрохимическое закрепление: натриевое стекло + электросмос.

3.Силикатизация (только в песках).

Применение неорганических высокомолекулярных соединений – силикатных растворов, которые при соединении с коагулянтом образуют гель кремниевой кислоты, связывающей частицы грунта.

а) при большем коэффициенте фильтрации: два раствора:

силикат натрия и хлористого кальция растворы подают поочередно. Получается 1,5-2,5 МПа.

б) однорастворный способ: смесь силиката натрия с ортофосфорной кислотой. Прочность 2-5 МПа.

Количество раствора в r-радиус закрепления

скважину: l-глубина закрепления

n-пористость грунта, a-табличный коэффициент.

4. Смолизация.

Использование высокомолекулярных органических соединений (карбамидных смол), нагнетаемых в грунт в виде водных растворов. Используется в песчаных грунтах. В качестве коагулянта – соляная, щавелевая кислота. Прочность 0,5-5 МПа. Расчет инъекторов как при силикатизации.

5. Термическое закрепление (обжиг).

Нагнетание раскаленных газов в скважины, грунт обжигается, увеличивая прочность. Применяется способ в песчаных грунтах, обладающих высокой газопроницаемостью. Грунты должны быть маловлажными. t700C. Массивом считается изотерма 300С.

6. Цементация, глинизация, битумизация.

Используются в грунтах со значительным коэффициентом фильтрации. При больших полостях добавляться в цементный раствор может добавляться глина, песок, другие инертные материалы.

При наличии агрессивных вод к цементному камню – глинизация.

6 Технология производства свайных работ, в том числе в вечномерзлых грунтах.

Свайные работы дают преимущество:

1.Снижается объем земляных работ на 70-75 %.

2.Снижается расход бетона на30%

3.Трудоемкость работ снижается до 1,5 раз.

Технология погружения готовых свай.

Подготовительный процесс:

-укладка рельсового пути для сваепогружающего оборудования,

-вынесение места установки свай на местность,

-монтаж и опробование свае погружающих агрегатов,

-доставка свай и их испытание.

Выбор метода погружения зависит от вида свай и грунтовых условий.

1. Ударный метод: (энергия удара, под действием которой свая внедряется в грунт, который частично вверх, в стороны, вниз)

Молоты: механический, паровой, дизель-молот

(штанговый и трубчатый)

- подтягивание и подъем сваи, закрепление наголовника металлического, фиксирование сваи в направлении направляющих сваебойного оборудования, контроль правильности установки, нанесение легких ударов для фиксирования, увеличение энергии ударов до максимальной, при приближении сваи к проектной отметке удары производить залогами (по 10).

2. Завинчивание свай: на свае “винт”, в “носу” сваи – башмак.

3. Вдавливание свай:

4. Вибропогружение свай: в песчаных и водонасыщенных пылеватых грунтах.

Низкочастотные вибраторы 600 кол/мин – для тяжелых свай,

Высокочастотные 2000 кол/мин.

Не доходя 0,5 м до проектной отметки вибрационную нагрузку снимают и погружают ударным методом. Для тяжелых свай лучше виброударный способ.

5. В сезонно-промерзших грунтах: мощными молотами и вибромолотами, если слой мерзлого грунта  70см. Иначе – площадку готовят как для разработки.

Для вечномерзлых:

6. Опускные сваи (для низкотемпературных).

Локальная зона оттаивания =23 d. Достигается это за 23часа. Потом свая под собственным весом или небольшой ударной нагрузкой погружается.

7. Бурозабивные (для высокотемпературных). Скважина пробуривается на 12 см меньше наибольшего поперечного сечения сваи. Далее ударный метод.

8. Буроопускные. Скважина больше диаметра на 5 см,

свая, вокруг цементно-песчаный, цементно-глинистый раствор. Пока раствор не схватится, сваю удерживают.

9. Паровой вибролидер (одновременно отепление грунта и погружение свай). Проходят неглубокую скважину, в нее ставят сваю с трубой внутри и через нее подают перегретый пар, а сверху на свае стоит вибропогружатель.

Последовательность погружения свай:

1.Рядовая система забивки

2.кустовая система забивки

3.Спиральная система

а) (от наружных осей к внутренним –в сильно сжимаемых грунтах). “-”: нет прохода, негде сваи складировать.

б) (от внутренних осей к наружным) – где несжимаемые грунты.