Искусственное закрепление грунтов

Искусственное закрепление грунтов представляет собой совокупность воздействий, в результате которых повышается прочность грунта, он становится не размываемым, а в некоторых случаях,водонепроницаемым. Закрепление грунта применяют при создании вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых завес или повышения несущей способности грунтовых оснований.

В зависимости от физико – механических свойств грунта, его состояния, требуемой степени и назначения закрепления применяют:

• замораживание,

• цементацию,

• битумизацию,

• химический

• термический,

• электрический,

• электрохимический

и др. способы искусственного закрепления грунтов.

Замораживание грунтов применяют в сильно водонасыщенных грунтах (плывунах), при разработке глубоких выемок.

Цементация и битумизация заключаются в нагнетании цементного раствора или разогретых битумов в грунт через инъекторы, установленные в ранее пробуренные скважины. Их применяют для пористых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации, а также трещиноватых грунтов.

Химическим способом закрепляют песчаные и лессовые грунты путем нагнетания в грунт через инъекторы химических растворов ( специальные трубы – инъекторы).

Термическое закрепление применяют для лессовых и пористых суглинистых грунтов. Через скважины, расположенные в шахматном порядке диаметром 10 – 20 см., на расстоянии 2 – 3 метра, глубиной 15 метров,подается раскаленный газ. Прочность грунта доходит от 1 до 10 МПа.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Через грунт пропускают электрический ток с напряжением поля 0,5 – 1 В/см. и плотностью 1 – 5 А/м². При этом глина осушается и теряет способность к пучению.

Электрохимический способ применяется для глинистых и илистых грунтов, здесь одновременно с электрическим током в грунт вводят через трубу, являющейся катодом, и служащую иньектором, растворы химических добавок (хлористый кальций, силикат натрия, хлористое железо и др.), увеличивающих проводимость тока. Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

4.Разработка грунтав зимних условиях.

Особенность разработки мерзлых грунтов заключается в том, что механическая прочность его возрастает, а разработка затрудняется. В зависимости от конкретных местных условий, разработку грунта в зимних условиях осуществляют следующими методами:

• предохранение грунта от промерзания с последующей разработкой обычными методами,

• разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением,

• непосредственной разработкой мерзлого грунта,

• оттаиванием грунта и его последующей разработкой в талом состоянии.

• Предохранение грунта от промерзания осуществляется рыхлением поверхностных слоев, укрытием поверхности различными утеплителями, пропиткой грунта солевыми растворами.

Рыхление грунта вспахиванием и боронованием выполняют накануне наступления зимнего периода на участке, предназначенным для разработки в зимних условиях. При рыхлении поверхности грунта верхний слой приобретает рыхлую структуру. Вспашку ведут тракторными плугами на глубину 20 35 см. в одном направлении, с последующим боронованием на глубину 15 20 см в одном направлении, это повышает термоизоляционный эффект на 18 – 30%. Укрытие поверхности грунта выполняют из дешёвых местных материалов: древесных листьев, соломенных матов, стружек, опилок и др.

• Рыхление мёрзлого грунта с последующей разработкой осуществляется механическим или взрывным методами.

Механическое рыхление базируется на резании, раскалывании или сколе мерзлого грунта динамическим или статическим воздействием.

При динамическом воздействии рыхление грунта производят молотами свободного падения (шар – и клин – молотами), подвешенными на канатах на стрелы экскаваторов либо молотами направленного действия, когда рыхление осуществляется сколом грунта.

Статическое воздействие основано на непрерывном режущем усилии в мерзлом грунте зуба – рыхлителя, который может быть рабочим оборудованием гидравлического экскаватора обратная лопата.

Рыхление мерзлых грунтов взрывом эффективно при значительных объемах разработки и глубиной промерзания от 0,4 до 1,5 метра и более. Метод применяется преимущественно на незастроенных территориях и ограниченно – застроенных с использованием укрытий. При рыхлении на глубину до 1,5 метра применяют шпуровой и щелевой методы, а при больших глубинах – скважинный или щелевой. Щели на расстоянии 0,9 – 1,2 м одна от другой нарезают щеленарезными машинами. Из трех соседних щелей заряжается средняя. Заряжают щели удлинёнными или сосредоточенными зарядами, после чего их забивают песком. При взрывании мерзлый грунт полностью дробится, не повреждая стенок котлованов или траншей.

• Непосредственная разработка мерзлого грунта ведется двумя методами: блочным и механическим.

Блочный основан на том, что мерзлый грунт нарезают на блоки шириной 0,6 – 1,0м при взаимно – перпендикулярных проходках – баровой машиной. Эти машины позволяют прорезать в мерзлом грунте щели глубиной 1,2…2,5 м. Разработку производят экскаватором обратная лопата с вместимостью ковша не менее 0,5 м³ или глыбы грунта перемещают в отвал бульдозерами или тракторами.

Механический метод основан на силовом воздействии на массив мерзлого грунта. В этом методе применяют как обычные землеройные и землеройно - транспортные машины, так и машины, оборудованные специальными рабочими органами. Обычные машины, применяемые при небольшой глубине промерзания грунта:

• экскаваторы прямая и обратная лопата с ковшом вместимостью 0,65м³ – 0,25м (глубина промерзания),

• тоже, с ковшом вместимостью до 1,6м³ – 0,4м,

• экскаваторы – драглайн до 0,15м,

• бульдозеры и скреперы – 0,05 – 0,1 м.

Для зимних условий, когда глубина промерзания грунта значительная, применяют специальное оборудование для одноковшовых экскаваторов – ковши с виброударными зубьями и ковши с захватно – клещевым устройством. Виброударные ковши работают по аналогии отбойного молотка.

Послойную разработку грунта осуществляют специализированной землеройно – фрезерной машиной, снимающей слой грунта до 0,3м, шириной 2,6м. Перемещение разработанного мерзлого грунта производят бульдозерным оборудованием, входящим в комплект машины.