Закрепление грунтов — это мера, при которой уменьшение сжимаемости и повышение прочности происходит за счёт увеличения сцепления между частицами, а не за счёт разрушения структуры грунта с последующим повышением его плотности. Из наиболее популярных методов закрепления грунтов можно выделить:
Для каждого отдельного случая метод подбирается индивидуально с учётом типа грунта.
Данный метод применяется преимущественно к маловлажным грунтам глинистого типа, имеющим высокую степень проницаемости. Его удобно применять, когда ожидаемая просадка превышает по своим значениям допустимую величину осадки сооружения.
В процессе термической обработки прочность связей между частицами макропористого грунта увеличивается, за счёт чего грунт становится непросадочным.
Рекомендуемая температура обработки макропористого глинистого грунта — 300-400 °C. При таких условиях состав скелета грунта быстро меняется: наблюдается существенное сокращение глинистых и шепелеватых частиц. Происходит самое настоящее спекание частиц грунта между собой, за счёт чего и увеличивается его несущая способность.
Термическая обработка способна повысить прочность грунта на одноосное сжатие до 100 кг/см2. В полевых условиях данный метод производится при помощи скважин диаметром 120-200 мм. Чем больше диаметр, тем лучше проникают продукты горения в подвергаемый закреплению массив. Максимальная глубина, на которую может быть закреплён грунт таким способом, составляет 20 м.
Для того чтобы обеспечить возможность нагнетания воздуха в пробуренные скважины, они герметично закрываются затворами. Таким образом, внутри грунта образуется камера сгорания.
Данный метод применяется для закрепления обломочных скальных отложений крупно- и среднезернистых песков, галечниковых отложений, а также для заполнения образованных в грунтах карстовых пустот.
Цементация грунтов производится следующим образом: через перфорированные трубы (инъекторы) нагнетается цементный раствор. Производится данная процедура только в том случае, если в основании грунта коэффициент фильтрации превышает 80 м/сутки. Определить данный показатель поможет оборудование для зондирования грунтов.
Выходя из трубы-инъектора, раствор быстро затвердевает и цементирует грунт. Для лучшего соединения частиц грунта с раствором, непосредственно перед началом цементации скважину промывают, нагнетая в неё чистую воду.
Что касается цементного раствора, то он формируется в водоцементном отношении от 0,5 до 10. В отдельных случаях в него добавляют песок.
Цементация грунтов на большую глубину осуществляется через скважину диаметром 65 мм. Долговечность цементации напрямую зависит от наличия грунтовых вод и скорости их потока.
Широкое применение цементация грунтов получила при заполнении подземных выработок и карстовых пустот. В отдельных случаях к ней прибегают для организации отдельных фундаментов из трещиноватой скалы или закреплённого песка.
Данный метод применяется для закрепления как водонасыщенных, так и сухих песков, микропористых просадочных, а также некоторых видов насыпных грунтов. Сущность метода достаточно проста: в лёссы и пески нагнетается жидкое стекло (силикат натрия), который и цементирует поры грунта, повышая тем самым прочность связей между частицами.
Независимо от степени водонасыщения песчаные грунты укрепляют двухрастворным способом. Сперва в ход идёт силикат натрия, а вслед за ним хлористый кальций, значительно ускоряющий процесс образование гелия кремниевой кислоты в воде.
Закрепление грунтов посредством силикатизации может быть применено, если коэффициент фильтрации основания лежит в районе от 3 до 80 м/сутки. Грунты, пропитанные смолами или нефтепродуктами, силикатизации не подлежат.
Закрепление грунтов. Данные методы способны существенно уменьшить водонепроницаемость скальных трещиноватых пород. Смесь подаётся через трубу-инъектор диаметром 20-35 мм. Как и при силикатизации, происходит нагнетание водной суспензии, содержание монтмориллонита в которой составляет порядка 60%. Для лучшего заполнения раствором пор грунта, непосредственно перед началом глинизации в инъектор нагнетается около 20 дм3 воды под давлением в несколько атмосфер.
Битумизация целесообразна в тех случаях, когда цементация невозможна по причине высокой скорости течения грунтовых вод (90 м/сутки и более).
Как видим, современные технические возможности позволяют осуществлять закрепление грунтов самыми различными способами. Правильно выбрав технологию и неукоснительно соблюдая правила её выполнения, можно произвести закрепление грунтового основания любого типа.
Еще одним неоспоримым преимуществом инъекционного закрепления грунтов является чрезвычайно высокая его эффективность и предсказуемость результатов укрепления грунта.
Инъекционный метод закрепления грунтов позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов — от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов при этом работы возможно осуществлять в стесненных условиях. В целом инъекционный метод закрепления грунтов повышает механическую прочность, устойчивость, уменьшает сжимаемость и водопроницаемость дисперсных вод.
