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.