10) Как искусственно закрепляют слабые грунты

Искусственное закрепление слабых грунтов, служащих основанием сооружения, выполняют для увеличения их несущей способности.

Для упрочения слабых грунтов применяют следующие основные способы: искусственное замораживание, цементацию, битумизацию, силикатизацию, термическое их закрепление и др.

Способ искусственного замораживания грунтов применяют для временного замораживания водонасыщенного грунта в основном плывунов. При этом создается слой замороженного грунта, воспринимающий давление окружающего грунта и напор подземных вод.

Замораживание выполняют с помощью холодильной установки, подающей хлористый кальций или другой охлаждающий раствор в замораживающие колонки, погруженные в грунт по периметру разрабатываемого котлована через 1—3 м. Во время циркуляции охлаждающего раствора грунт, охлаждаясь, постепенно замерзает, образуя толщу замороженного слоя. Процесс замораживания грунта продолжается несколько недель. После окончания работ грунт медленно оттаивает.

Способ цементации состоит в нагнетании под давлением 2,5—10 МП а цементного раствора через инъекторы в крупно- и средне-зернистые пески, в трещины скальных пород для уплотнения и улучшения строительных свойств основания сооружения.

Способ битумизации применяют для закрепления песчаных и сильно трещиноватых скальных грунтов горячим битумом, который под давлением 500—800 МПа нагнетают в грунт через инъекторы, установленные в пробуренных скважинах. Проникая в трещины и пустоты породы, битум застывает, образует в ней твердые вкрапления.

Способ силикатизации используют для закрепления песчаных сухих и водонасыщенных грунтов. Через забитые в грунт трубы нагнетают раствор жидкого стекла (силикат натрия) и хлористого кальция, грунт затвердевает, приобретает дополнительную прочность и свойства водонепроницаемости.

Способ термического закрепления применяют для лессовых грунтов. Он состоит в обжиге грунтов горячими газами, образующимися от сжигания жидкого или газообразного топлива в скважинах, пробуренных в толще закрепляемого грунта.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Заключается он в пропуске через грунт постоянного электрического тока с напряженностью поля от 0,5 до 1 В/см и плотностью тока 1-5 А/м². При этом глина осушается, сильно уплотняется и теряет способность к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током в грунт вводят через трубку, являющуюся катодом и служащую инъектором, растворы химических добавок, увеличивающие проводимость тока (силикаты натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.) Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

11) Как временно укрепляют стенки выемок

При разработке выемок в водонасыщенных грунтах или в стес­ненных условиях, когда при этом невозможно обеспечить требуе­мое заложение откосов, вертикальные стенки закрепляют специ­альными временными крепями. Временная крепь может быть вы­полнена в виде деревянного или металлического   шпунта,   дере­вянных щитов с опорными стойками, щитов с распорными рамами и других  конструкций. Шпунтовое ограждение (рис. V.7,a)—наиболее дорогой из существующих способов. Чаще всего применяют при разработке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зда­ний и сооружений. Шпунт забивают до разработки выемки, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за ее пределами. Стенки котлованов и траншей, разрабатываемых в грунтах ес­тественной влажности, целесообразно крепить деревянными щитами (рис. V.7,6) с опорными стойками (сваями). Опорные стой­ки крепят с помощью металлических оттяжек   или   деревянных схваток к анкерным сваям, забиваемым   за   пределами   приз­мы обрушения. Щитовое крепление с опорными стойками устраивают в процессе или после разработки выемки в зависимости от степени подвижности грунта. Когда можно установить поперечные распорки, стенки крепят деревянными щитами с распорными рамами (рис. V.7,в). Наиболее эффективны инвентарные распорные рамы из трубчатых стоек и распорок из-за их малой массы, легкого монтажа и демонтажа (рис. V.7,г). Металлические трубчатые стойки по высоте имеют отверстия для крепления распорок. Распорка телескопического типа состоит из наружной и внутренней труб, поворотной муфты и опорных частей. В зависимости от ширины траншеи расстояние между стойками устанавливают выдвижением внутренней трубы из наружной и фиксируют болтом, вставляемым в отверстия труб. Щиты к стенкам выемки прижимают поворотом муфты с винтовой нарезкой. Необходимость и способ крепления стенок выемок устанавли­вают в проекте производства работ. Во всех случаях временная крепь должна легко собираться и разбираться, быть прочной, воспринимать давление грунта и возможные дополнительные на­грузки от складируемых материалов и машин без значительных деформаций, не стеснять рабочее место и обеспечивать безопас­ное производство работ.

 

V.7. Схемы временного крепления выемок а — шпунтовым ограждением; б — щитами с опорными стойками; в — распорными рамами; г — инвентарная трубчатая распорная рама; 1 — анкерная свая; 2 — оттяжка; 3 — маячная свая (опорная стойка); 4 — направляющая; 5 — шпунтовое ограждение; 6 — щиты; 7 — стой­ка распорной рамы; 8 — распорка; 9 — наружная труба; 10 — внутренняя труба; 11— поворотная муфта; 12 — опорная часть распорки.