4. Укрепление грунтов

Обычно при возведении земляных сооружений их боковые стен­ки устраивают таким образом, чтобы угол откоса был меньше угла естественного откоса. Однако очень часто, особенно в городских условиях, из-за стесненности устроить откосы невозможно. Кроме того, при намокании даже в условиях правильно выпол­ненных откосов верхняя часть выемки может обрушиться. Такие случаи происходят из-за того, что при намокании грунта его угол естественного откоса может резко измениться (например, у гли­ны с 45 до 15°, у суглинка с 50 до 20° и т.д.).

В таких условиях необходимо, наряду с ограничением притока поды, укреплять боковые стенки земляных сооружений крепле­ниями (рис. 5.9).

Шпунтовое ограждение является дорогостоящим способом, применяемым при разработке выемок в водо-насыщенных грунтах в близи существующих зданий и сооружений. Шпунт забивают до разработки выемки, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за ее пределами.

Крепление консольного типа состоит из стоек — свай, зазем­ленных нижней частью в грунте глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов или досок, непосредственно воспринимаю­щих давление грунта. Крепление консольного типа целесообразно при глубине выемки до 5 м. В траншеях значительной глубины ис­пользуют консольно-распорное крепление, отличающееся от кон­сольного тем, что между стойками в верхней их части перпенди­кулярно оси траншеи устанавливают распорки.

Распорное (рамное) крепление — наиболее простое в испол­нении — применяется при устройстве траншей глубиной до 4 м в сухих или маловлажных грунтах. Оно состоит из стоек, горизон­тальных досок или щитов и распорок, прижимающих доски или щиты к стенкам траншеи.

а в г д е ж

Рис. 5.9. Крепление фунта от обрушения: а — схема обрушения верхней части откоса при намокании; 6 — инвентарные трубчатые распорные рамы; в, г, д — крепления: соответственно шпунтовое, кон­сольное, консольно-распорное; е, ж — крепления распорное и подкосное; 7 — анкерная свая; 2 — оттяжка; 3 — маячная свая (опорная стойка); 4 — направляю­щая свая; 5 — шпунтовое ограждение; 6 — щиты (доски); 7 — стойки распорной рамы; 8 — распорка

Наиболее эффективны инвентарные трубчатые распорные рамы (рис. 5.9, 6) благодаря их малой массе, легкости монтажа и де­монтажа. На необходимую ширину их устанавливают поворотом муфт с винтовой нарезкой.

При отрывке траншей деревянные или металлические крепле­ния устанавливают экскаватором непосредственно при отрывке выемки. Экскаватор устанавливает блоки и по мере углубления траншеи придавливает ковшом их верхние торцы (см. рис. 4.4).

При создании вокруг разрабатываемых выемок постоянных водонепроницаемых завес или в случае повышения несущей спо­собности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов: цементацию и битумизацию; химический, термический, электрический, электрохимический, механический и др.

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

Химическим способом (силикатизацией) закрепляют песчаные и лессовые грунты, нагнетая в них химические растворы. Термическое закрепление заключается в обжиге лессо­вых грунтов раскаленными газами, нагнетаемыми через скважи­ны в их поры. Газы подаются в толщу грунта вместе с воздухом через жаропрочные трубы в пробуренных скважинах.

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 спо­собностью к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током в грунт вводят через трубу, являющуюся катодом, растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Благодаря этому интенсивность про­цесса закрепления грунта возрастает.

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунто­вых свай, вытрамбовывание котлованов и др.

Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания 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 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.