Библиотека строителя

Искусственное закрепление преследует цель превращения песчаного грунта в плотный монолит, как бы скалистый грунт.

Выполнение этой задачи осуществляется так. В поры песчаного грунта нагнетается под давлением такая жидкая масса, которая способна через небольшой промежуток времени превратиться в твердое состояние и прочно связать отдельные зерна грунта, превращая песок в искусственный песчаник. Искусственное окаменение песчаных грунтов может быть полезно для усиления прочности и устойчивости оснований существующих зданий.

Прочность грунта может быть увеличена путем замены части слабого грунта более прочным, цементации, силикатизации.

Замена слабого грунта песчаными подушками обеспечивает передачу нагрузки от фундамента на большую площадь слабого грунта, снижение его напряженности до допускаемой величины. Следовательно, размеры подушки (ширина и толщина) зависят от разности двух значений: давления под подошвой фундамента и допускаемого давления на слабый грунт. При установлении размеров подушки угол распространения давления в песке принимается равным 40—45°.

Для предотвращения осадки самой подушки устройство ее производится слоями по 15—20 см с тщательной утрамбовкой и поливкой водой.

Способ цементации заключается в том, что жидкий цемент нагнетается под давлением в грунт и закрепляет его. Для цементации в скважину опускают трубку, через которую и производят нагнетание цемента под давлением 3 — 6 ат. Кольцевое пространство между скважиной и трубкой заделывают резиновой пробкой или заполняют тампоном.

Другой метод, называемый циркуляционным, предусматривает применение трех трубок, вставленных одна в другую. Цементный раствор нагнетается по внутренней трубке и проникает в поры грунта. Лишний раствор, пройдя через грунт, проникает в наружную трубку и по средней трубке поднимается обратно в бак. Цемент нагнетается с водой или песком в пропорции 1 : 1 или 1 : 2.

Радиус действия цементации установлен опытом и имеет значения в зависимости от рода грунта. В среднем диаметры закрепления получаются: для трещиноватой скалы 2,5—3, гальки 1,5—2, крупного песка 1—1,5, мелкого песка 0,7—1 м.

Силикатизация состоит в нагнетании в грунт двух химических растворов, от взаимодействия которых выделяются твердые вещества, связывающие в монолит частицы грунта. Химическими растворами являются: жидкое стекло (натровый силикат) и раствор хлористого кальция. Эти растворы способны проникать в поры мелких грунтов лучше, чем цементный раствор. Таким способом закрепляют слабое основание под зданиями и сооружениями. Раствор нагнетают через забитую в грунт металлическую трубку, называемую инъектором. Трубка имеет диаметр 2—3 см, а в нижней своей части по длине в 1 м — отверстия 1—1,5 мм для выхода раствора.

В предварительно пробуренные скважины забивают инъекторы. Отверстия инъекторов перед накачиванием растворов промывают водой или продувают воздухом. Расстояния между трубками принимают в зависимости от проницаемости грунта в пределах от 0,75 до 1,5 м. Жидкое стекло легче проникает в грунт в горячем состоянии.

Нагнетание растворов производится механическими насосами для глубин от 2 до 8 м при давлениях от 5 до 30 ат.

Инъектор обычно вначале погружают до слоя, подлежащего укреплению, на 1 л и накачивают первый раствор.

После этого трубки осаживают в грунт еще на 1 м снова накачивают первый раствор. Так проходят всю толщину слоя, подлежащего закреплению. После этого накачивают второй раствор, поднимаясь обратно вверх такими же метровыми ступенями, пока трубки не будут подняты до верха закрепляемого слоя.

Электрохимический способ применяется в основном при закреплении активных лессовых оснований, имеющих коэффициент фильтрации 0,5—0,1 м/сутки и пористость 40—54%. В качестве добавки, усиливающей водостойкость закрепленного грунта, непосредственно перед нагнетанием в раствор небольшими порциями добавляется до 10% по весу от жидкого стекла удельным весом 1,4 г/см³ молотого до удельной поверхности 6—8 тыс. см²/г доменного гранулированного шлака.

С целью увеличения проникающей способности и увеличения радиуса распространения раствора к четырем инъекторам попарно подключается постоянный электрический ток напряжением 60—100 в. Он подается от генераторов, имеющих мощность около 20 кет.

Радиус распространения раствора в зависимости от коэффициента фильтрации грунта достигает 1 м. Расход жидкого стекла, имеющего удельный вес 1,4 г/см³, на 1 м³ закрепленного лесса составляет 110—140 кг.

Производство работ состоит из забивки инъекторов, нагнетания растворов и обработки постоянным электрическим током, извлечения инъекторов и промывки их.

При работе в зимнее время подогрев раствора до температуры 60-70 является обязательным. По окончании нагнетания раствора инъекторы вынимаются электрической лебедкой или электроталью имеющей грузоподъемность до 5 г. В особо сложных условиях при работах на большой глубине (свыше 10 л), инъекторы требуется подрывать на высоту 50 — 100 мм спаренными гидравлическими или другими домкратами.

Читайте другие материалы по теме Ремонт основных конструкций зданий >>