3. Временное крепление стенок выемок. Крепление посредством щитов и шпунта.

При разработке выемок в водонасыщенных грунтах или в стесненных условиях, когда невозможно обеспечить требуемое заложение откосов, вертикальные стенки закрепляют специальными временными креплениями. Временное крепление может быть выполнено в виде деревянного или металлического шпунта, деревянных щитов с опорными стойками, щитов с распорными рамками и других конструкций. Шпунтовое ограждение - самый дорогой способ. Применяют при разработке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зданий и сооружений. Шпунт забивают до разработки выемок, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за ее пределами. Крепление консольного типа - состоит из стоек-свай, защемленных нижней частью в грунте глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов, воспринимающих давление грунта. Это крепление целесообразно при глубине выемки до 5м. Крепление распорного (горизонтально-рамного) типа - наиболее простое в исполнении, его применяют при устройстве траншей глубиной до 4 м в сухих или маловлажных грунтах. Крепление состоит из стоек, горизонтальных досок или дощатых щитов и распорок, прижимающих доски или щиты к стенкам траншей. Наиболее эффективны инвентарные распорные рамы из трубчатых стоек и распорок ввиду их малой массы, легкого монтажа и демонтажа. 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 путем выдвижения внутренней трубы из наружной и фиксируют болтом, вставляемым в отверстие труб. Полное прижатие щитов к стенкам выемки осуществляют поворотом муфты с винтовой нарезкой. При отрыве широких котлованов может применяться подкосное крепление вертикальных стенок. Оно состоит из щитов или досок, прижатых к грунту стойками, раскрепленными подкосами и упорами. Это крепление используют ограничено, т. к. подкосы и упоры, расположенные в котловане, усложняют производство работ.

Рис. Схемы временного крепления вертикальных стенок выемок (размеры в м): а-шпунтовое ограждение, б-консольное, в-консольно-распорное, г-распорное (горизонтально-рамное), д-подкосное, е-инвентарная трубчатая распорная рама, 1-анкерная свая, 2-оттяжка, 3-маячная свая, 4-направляющая, 5-шпунтовое ограждение, 6-щиты (доски), 7-стойка распорной рамы, 8-распорка, 9-наружная труба, 10-внутренняя труба, 11-поворотная муфта, 12-опорная часть распорки

Искусственное закрепление грунтов Представляет собой совокупность воздействий, в результате которых повышается прочность грунта; он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым. Закрепление грунтов применяют при создании вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых завес или повышение несущей способности несущих оснований. В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, требуемой степени и назначения закрепления применяют замораживание, цементацию, битумизацию, химический, электрический, термический, электрохимический и др. способы искусственного закрепления грунтов. Замораживание грунтов - применяют в сильно водонасыщенных грунтах при разработке глубоких выемок, для этого по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенных между собой трубопроводом, по которому нагнетают специальную жидкость - рассол (растворы солей с низкой температурой замерзания), охлажденный холодильной установкой до -20...-25 С. Рассол в холодильной установке охлаждают хладоагентами - аммиак, реже углекислота. Охлаждающие иглы состоят из наружных труб, закрытых и заостренных снизу. Рассол поступает во внутреннюю трубу, а в нижней части колонки переходит в наружную трубу, по которой поднимается вверх, потом направляется к следующей колонке. Окружающий грунт замерзает, образуя сплошную водонепроницаемую завесу. Недостатки: эффект сохраняется только при постоянно действующих замораживающих колонках; после отключения подачи рассола через 1-2 дня грунт полностью оттаивает.

рис. Схема искусственного замораживания грунтов (размеры в м): 1-охлаждающая игла, 2-замораживающая наружная труба, 3-питающая труба, 4-патрубок для подсоединения к холодильной установке, 5-замороженный грунт, 6-талый грунт.

Цементация грунтов - применяется для увеличения несущей способности оснований Применяется при новом строительстве, при реконструкции зданий и сооружений. Суть: в грунт под давлением нагнетается цементно-песчаный раствор, который заполняет все полости в грунте, связывает частицы, тем самым повышается механическая прочность грунта. Битумизация – применяется для увеличения вонепронецаемости грунтов. Суть: в пробуренные в грунте скважины подается разогретый битум, который заполняет имеющееся пространство в грунте, связывает частицы и повышается водонепроницаемость грунта. Цементация. Битумизация. Электрический и электротехнический способ. заключаются в инъецирований со­ответственно цементного раствора или разогретых битумов. Их применяют для пористых грунтов с высоким коэффициентом филь­трации, а также трещиноватых скальных пород.

Химическим способом за­крепляют песчаные и лёссо­вые грунты посредством нагнетания в них через инъекторы химических раство­ров. Химический способ может быть двух- и однора-створный. Двухрастворное закрепле­ние заключается в последова­тельном нагнетании в грунт сначала водного раствора си­ликата натрия, а за­тем хлористого кальция. Растворы вступают в реакцию и образуют гель кремниевой кислоты, который обволаки­вает зерна грунта и, твердея, связывает их в монолит. Этот способ применяют в достаточно хорошо дренирующих грунтах Однорастворное закрепление (смесь силиката натрия и отвердителя) применяют для слабодренирующих грунтов с коэффициентом "фильтрации менее 0,3 м/сут. Раствор при химическом закреплении нагнетают специальными трубами —инъекторами (рис. 5.9).Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грун­ты. Заключается он в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля и плотностью. 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 трубу, являющуюся катодом и служащую инъектором, растворы химических добавок, увеличивающие проводимость тока (силикат натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.