5.Искусственное закрепление грунтов

Применяют в сложных геологических и гидрогеологических условиях с целью создания вокруг разрабатываемых выемок постоянных водонепроницаемых завес или в случае повышения несущей способности грунтовых оснований.

Способы искусственного закрепления грунтов: цементация и битумизация; химический способ; термический; электрический; электрохимический; механический и др. способы.

Цементация и битумизация заключается в инъекцировании цементного раствора или разогретых битумов. Применяют для пористых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации, а также трещиноватых скальных пород.

Химическим способом (силикатизацией) закрепляют песчаные и лессовидные грунты, нагнетая в них химические растворы.

Силикатизация может быть двух- и однорастворной. Двухрастворная заключается в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия (жидкого стекла), а затем хлористого кальция. Применяется в хорошо дренирующих грунтах (К_ф = 2÷80 м/сутки). Прочность грунта достигает 1,5-3 МПа.

Способ однорастворной силикатизации применяется для слабо дренирующих грунтов с К_ф менее 0,3 м/сут. Прочность грунта получается 0,3-0,6 МПа.

Раствор нагнетают специальными трубами-инъекторами, погружаемыми раздельно или пакетами по 5 штук. Расстояние между инъекторами принимается в зависимости от свойств раствора и типа грунта, уточняется экспериментально.

Термическое закрепление применяется для глинистых грунтов с достаточной воздухопроницаемостью. Заключается в обжиге лессовидных грунтов раскаленными газами, нагнетаемыми через скважины в их поры. Газы подаются в толщу грунта вместе с воздухом через жаропрочные трубы в пробуренных скважинах. Данные способ очень дорогой и имеет ограниченную область применения.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5…1 В/см и плотностью 1…5 А/м². При этом глина осушается, уплотняется и теряет способность к пучению.

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности:

— устройство грунтовых подушек и грунтовых свай. Заключается в замене слабого грунта другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, отсыпают прочный грунт с послойным трамбованием.

При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер, после извлечения лидера в полученную скважину засыпают грунт с послойным уплотнением.

— вытрамбовывание котлованов и др. Осуществляют с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания.

Уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.

Замораживание грунтов применяется при возведении фундаментов и др. объектов. Для замораживания грунта в пробуренные через 1-3 м скважины диаметром 150-200 мм опускаются замораживающие колонки, по которым циркулирует охлаждающая жидкость-рассол с температурой – 20…25⁰С, подаваемый от холодильной установки.

Недостатки замораживания: временное сохранение эффекта замораживания лишь на период действия замораживающей установки, длительный процесс оттаивания, повышение влажности грунта за счёт миграции воды из теплых слоев грунта к охлажденным, необходимость разрабатывать весьма прочный мерзлый грунт и др.