Вернуться на страницу «Основания фундаментов»
Достаточно часто приходится возводить сооружения на слабых, рыхлых и сыпучих грунтах. В этих случаях грунты в естественном состоянии имеют сопротивление меньше необходимого. Поэтому, прежде чем возводить сооружение на таких почвах, необходимо повысить их прочность и устойчивость, это достигается созданием искусственных оснований.
Существуют различные способы искусственного закрепления грунтов в зависимости от их физико-механических свойств.
Рис. 1. Виды искусственных оснований: а — устройство гравийных или песчаных подушек; б — физико-химическое закрепление грунта; в — термохимическое; 1 — слой песка, гравия; 2 — трубы для нагнетания закрепляющих растворов; 3 –закрепляемый массив грунта; 4 –оседающие грунты; 5 — грунтовый столб; 6 — скважина для сжигания горючих продуктов
Слабые грунты под подошвой фундамента можно заменить распределительной песчаной подушкой. Подушки применяются для снижения глубины заложения фундаментов, уменьшения общей величины их осадки, повышения прочности основания. Материалом для них служат чистые крупные, средней крупности и мелкие пески без наличия в них глинистых фракций и органических примесей, а также мерзлых включений.
Для уплотнения слабых водонасыщенных грунтовых оснований, вместе с их трамбовкой на уровне подошвы фундамента, можно применять утрамбовку щебня, камня, гравия и т.д. Для этого на верхний слой грунта основания насыпают слой щебня высотой до 30 см, который ударами трамбовки уплотняют до тех пор, пока в промежутках между щебнем не появится мягкий грунт. После чего на утрамбованный щебень насыпают еще слой и также трамбуют. Подсыпку щебня и трамбовку повторяют до тех пор, пока удары трамбовки не перестанут давать осадку в верхнем слое грунта. Обычно щебень утрамбовывают на глубину 30 — 60 см.
Закрепление грунтов (рис. 1. б), основанное на нагнетании по перфорированным трубам в грунт соответствующих растворов, при твердении которых, грунт каменеет и имеет значительно большую несущую способность. К основным методам искусственного закрепления основания относят: силикатизацию, смолизацию, цементизацию, электрохимическое закрепление, термическую обработку, битумизацию и глинизацию.
Силикатизация — нагнетание в грунт растворов, которые в своем составе содержат силикат натрия (жидкое стекло). Используются для пылевидных и мелких песков и лессовых грунтов. Силикатизация заключается в закачке в почву через инъекторы жидкого раствора силиката натрия с добавками коагулятора. Глубина закрепления зависит от грунтовых условий и особенностей зданий.
Смолизация — нагнетание в грунт карбамидной смолы с соляной или щавелевой кислотой, используется для закрепления песчаного грунта различной крупности. Некоторым преимуществом смолизации перед силикатизацией является возможность достижения большей прочности закрепленного массива. В зависимости от коэффициента фильтрации грунта, радиус закрепления во время смолизации колеблется от 0,3 до 1 м.
Цементация — нагнетание в грунт смеси цемента, воды и добавок в виде мелкого песка, каменной муки и т.п. Применяют для грунтов, которые имеют большую водопроницаемость. Для цементации используют растворонасосы. Радиус закрепления определяют опытным путем.
Электрохимическое закрепление грунта— через перфорированный анод вводят в грунт химические вещества, такие, как раствор силиката натрия и хлористого кальция. Введение этих химических веществ позволяет закрепить пылеватые пески, супеси и легкие суглинки.
Термическая обработка почвы применяется в толщах лессовых грунтов. Суть термического закрепления грунта состоит в сжигании жидкого, твердого или газообразного топлива, которое через форсунку под давлением подают в предварительно пробуренные скважины (рис. 1. в). Одновременно в скважину с помощью компрессора через трубу подают воздух, чтобы обеспечить горение. После повышения температуры в скважине до 400 ° С начинается активное выжигания лессового грунта по ее стенкам. В конце процесса создается столб обожженного грунта диаметром 1,5 … 3 м.
Битумизация и глинизация — этот метод используют для уменьшения водопроницаемости грунтов, при этом в скважины нагнетают расплавленный битум или битумную эмульсию с коагулянтом. Битум заполняет полости и трещины в грунте, фильтрация воды прекращается или сильно снижается.
Глинизацию применяют для уменьшения водопроницаемости песков. Нагнетание глинистой суспензии в сравнительно тонкие поры песка приводит к выпадению глинистых частиц — до заиливания песков.
