Змістовний модуль 2. Спеціальні роботи

Тема 8. Область застосування і характеристика способів ущільнення та закріплення ґрунтів.

Області застосування і характеристика способів ущільнення та закріплення ґрунтів. Цементація ґрунтів та будівельних швів, бетонних споруд. Техніка безпеки при виконанні ущільнення та закріплення ґрунтів.

Область застосування способів ущільнення і закріплення ґрунтів.

Способи штучного ущільнення і закріплення ґрунтів діляться на:

• способи, які підвищують міцність водонепроникність ґрунтів (цементація, силікатизація, заморожування і випаровування);

• способи, які підвищують тільки водонепроникність ( бітумізація гаряча або холодна та глинізація).

Область застосування кожного способу визначається видом гірської породи і її властивостями. Для скельних тріщинуватих порід, як правило, використовують цементацію, гарячу бітумізацію, глинізацію, заморожування, а при дрібній тріщинуватості – холодну бітумізацію, смолізацію і силікатизацію. В крупно пористих гравійногалечникових ґрунтах і деяких делювіальних відкладеннях доцільно застосовувати цементацію, гарячу бітумізацію, глинізацію і заморожування, а в дрібнопористих піщаних ґрунтах – силікатизацію, холодну бітумізацію, цементацію розчинами з глинистими і хімічними додатками, заморожування і смолізацію. У зв’язних глинистих і замулених ґрунтах застосовують електрохімічні і термічні способи закріплення.

8.1. Характеристика існуючих способів ущільнення і закріплення ґрунтів.

Способи цементації гідравлічним зв’язуючи отримав найбільше розповсюдження. Для його дрібнення пробурюють систему свердловин і нагнічують під тиском у кори і тріщини ґрунту цементний розчин (суспензію), який твердіє і забезпечує ущільнення та укріплення ґрунту. Можливість застосування цього способу залежить від розмірів тріщин і пор ґрунту, від швидкості фільтрації ґрунтових вод і їх хімічного складу.

Цементацію піщаних ґрунтів звичайним розчином можна виконувати при коефіцієнті фільтрації 100м/добу. При Кф = 30…100 м/добу піски цементуються розчинами з пластифікуючи ми додатками або на диспергованому цементі.

Спосіб силікатизації базується на цементованій властивості гелю кремнієвої кислоти і застосовується у вигляді двох розчинної силікатизації для закріплення піщаних ґрунтів з Кф = 2…80 м/добу і одно розчинної при Кф= 0,1…2 м/добу.

Спосіб гарячої бітумізації є допоміжним при монтажі крупних тріщин в скельних породах з метою запобігання вимивання цементних та інших слабостійких розчинів і передбачає нагнітання в грунт за допомогою свердловини нагрітої до 200 °С бітуму. Застосовується цей спосіб в умовах значних швидкостей фільтрації ґрунтових вод при обробці тріщин розміром більше 0,2…0,3 мм.

Спосіб холодної бітумізації полягає в нагнітанні за допомогою свердловини в грунт бітумних емульсій і застосовується для ущільнення скельних порід з тонкими тріщинами, а також піщаних ґрунтів з Кф = 10…1000 м/добу.

Спосіб смолізації полягає у закріпленні пилеватих і водо насичених пісків з Кф = 0,1…30 м/добу високомолекулярними органічними з’єднаннями (синтетичними смолами).

Спосіб глинізації полягає в нагнітанні в грунт глинистих суспензій щільністю 1,1…1,5 т/м³ і застосовуються коли спосіб цементації не економічний у зв’язку значних витрат цементу на заповнення крупних тріщин і взаємозєднаних каверн, а також при карстових ґрунтах і наявності агресивних вод, які здатні зруйнувати цементаційну завісу.

Спосіб заморожування є тимчасовим заходом для зміцнення водо насичених ґрунтів і створення в них водонепроникне них приґрунтових стінок. Він полягає в тім, що по замкнутій системі труб, які розміщені в свердловинах постійно і безперервно циркулюють охолодженні водні розчини хлористих солей або інші холодоносії.

У результаті відбирання їми тепла з ґрунту і води утворюється суцільна міцна та водонепроникна кригогрунтова стінка. цей спосіб дає можливість влаштовувати завіси глиною до декількох сотень метрів, надаючи при цьому міцність ґрунту до 20 мПа.

Термічний спосіб ущільнення глинистих і лесовидних ґрунтів базується на інтенсивній і тривалій дії на них високих температур, які отримують шляхом смолювання палива в герметичних свердловинах, де в цей час підтримується надлишковий тиск газів. В результаті ґрунти частково або повністю змінюють свої властивості, перетворюючись в штучний камінь.