Усиление грунтов
Грунт – это изменяющаяся под внешними воздействиями (влажность, температура, плотность, неоднородность и многое другое) порода.
Грунты используют в качестве оснований зданий и сооружений, материалов для строительства дорог, насыпей и плотин, среды для размещения подземных сооружений и др.
В ходе эксплуатации или недостаточности физических свойств грунтов для их использования при возведении строительных объектов или эксплуатации уже имеющихся – осуществляют усиление/укрепление различными способами.
Определение конкретного способа укрепления грунтов основания производится на основе анализа состава, структуры и влажности грунта, а также причин, вызвавших необходимость усиления.
Причины возникновения необходимости укрепления/усиления грунтов:
- вымывание грунта подземными водами;
- при восстановлении свойств несущей конструкции разрушающегося здания;
- во время организации строительных работ в потенциально-опасной зоне, имеющей плохие инженерно-геологические характеристики;
- при увеличении нагрузки здания на основание в результате проведенных работ по перепланировке, реконструкции, надстройках и возведении дополнительных этажей;
- при допущенных ошибках строителей при возведении несущих конструкций;
- во время температурных колебаний;
- при неравномерной усадке строения и другие.
Методы:
- уплотнения, заключается в уменьшении пористости грунта;
- закрепления, заключается в образовании прочных искусственных структурных связей между минеральными частицами;
- конструктивный, заключается в регулировании напряженного состояния и условий деформирования (т.е. свойства грунтов не меняется).
Уплотнение грунтов
Уплотнение грунтов — это механический способ преобразования (усиления) свойств грунтов оснований, т. е. увеличения прочности и уменьшения сжимаемости и фильтрационной способности в результате механических воздействий, практически без изменения физико-химического состояния грунтов.
Сближение твердых частиц грунта в процессе механического воздействия происходит за счет вытеснения из общей массы грунта воды и воздуха.
Закрепление грунтов
Метод закрепления грунтов можно разделить на четыре основных вида: механический, термический, физико-механический, химический.
Механические способы закрепления грунтов, направленны на увеличение несущей способности оснований. При закреплении происходит искусственное изменение строительных свойств грунтов, например: при глубинном уплотнении наклонные и вертикальные скважины можно заполнять щебеночно-песчаной смесью с добавлением цемента.
Термический (обжиг, сжигание топлива в скважине) применяется в основном при закреплении просадочных грунтов. Такой метод очень эффективен при работе с глинистым грунтом. В пробуренную скважину погружают огнеупорную трубу и в нее подают горячий газ, лишняя влага полностью испаряется, а сама глина запекается.
К физико-химическим способам закрепления грунтов относятся цементация и использование грунтоцементных материалов. Цементация грунта заключается в нагнетании в грунт через инъекторы цементного или цементно-песчаного раствора. Цементация подходит для усиленных грунтов, на которых уже построены здания, т.к. данный метод наиболее подходящь для работы в стесненных условиях.
Так же происходит и химический способ, смешивание грунта с химическим раствором. Раствор нагнетается по трубам через скважины, далее трубы убираются и раствор застывает.
Конструктивные методы создания искусственно улучшенных оснований предусматривают:
- замену слабого слоя грунта основания (устройство грунтовых подушек);
- выполнение шпунтовых ограждений;
- армирование грунта;
- устройство боковых пригрузок (каменная, песчано-гравийная отсыпка),
- устройство противофильтрационных завес.
Устройство грунтовых подушек
Грунтовые подушки создают из средне- и крупнозернистого песка или из щебня, гравия и гравийно-песчаных смесей.
Грунтовые подушки устраиваются в слабых сильносжимаемых грунтах, таких как: иль, торф, насыпные и пучинистые грунты.
Устройство шпунтовых ограждений
Шпунтовое ограждение — это стена, построенная с помощью ряда свай, сцепленных между собой и удерживающая грунт от обрушения.
Армирование грунта
Способ заключается во введении в него специальных армирующих элементов, в виде лент или сплошных матов.
Устройство боковых пригрузок (каменная, песчано-гравийная отсыпка) основания и низовой части откосов можно повысить устойчивость откосов, а также основание грунта под ее подошвой.
Устройство противофильтрационной завесы заключаются в нагнетании (инъекции) в грунт через пробуренные скважины различных заполнителей получая так называемую «стену- в -грунте».