Штоль Т.М., Теличенко В.И., Феклин В.И. Технология возведения подземной части зданий и сооружений

Подождите немного. Документ загружается.

5.1. Уплотнение оснований 71

должен продолжаться не менее 15 мин

и состоять из 4—5 чередующихся пог-

ружений и подъемов уплотнителя.

После полного цикла уплотнения грун-

та основания в четырех точках уста-

новка отключается на 15 мин.

Если требуется предварительное

рыхление основания, то работы по

рыхлению и уплотнению должны про-

изводиться поочередно — сначала в

четырех точках сетки по осям рых-

ления, затем в трех точках по осям

уплотнения. Время на рыхление не

должно превышать 2 мин.

При искусственном водонасыще-

нии песчаного грунта ВУУП-6 сначала

включают насос для подачи воды в

трубчатую штанку уплотнения, а затем

вибропогружатель. При достижении

уплотнителем проектной глубины по-

дачу воды прекращают, а работу по

уплотнению следует продолжать.

Виброуплотнение может быть так-

же использовано для уплотнения на-

сыпных и намывных песчаных осно-

ваний.

* Глубинное уплотнение оснований

предварительным замачиванием, а

также замачиванием и глубинными

взрывами применяют с целью повы-

шения прочности и несущей способ-

ности, устранения просадочных свой-

ств,

снижения их деформативности и

коэффициента фильтрации. Эти

способы уплотнения основываются на

способности некоторых видов грунтов

самоуплотняться при замачивании под

действием собственного веса. К таким

грунтам относят лесовидные суг-

линки и супеси, пылеватые пески с

высоким коэффициентом фильтрации

О0,2 м/сут.).

Процесс уплотнения при предвари-

тельном замачивании (рис. 5.7, а)

длится медленно в течение 2—3 мес.

Эти сроки можно сократить до 3—7

дней, если одновременно при замачи-

вании использовать глубинные взры-

вы (рис. 5.7,6). При взрывах созда-

ется серия ударных волн, которые

подвергают грунт многократному ди-

намическому воздействию. При приме-

нении такого способа глубина уплот-

нения достигает 30 м.

Уплотняемая площадка разбивает-

ся на отдельные карты с указанием

их глубины и очередности замачи-

вания. При плане указывают распо-

ложение поверхностных и глубинных

марок, схему водопроводной сети, рас-

положение скважин с указанием их

глубины и диаметра. В ППР приво-

дят данные по расходу воды и вре-

мени замачивания каждой карты.

При уплотнении оснований пред-

варительным замачиванием для полу-

чения более равномерного понижения

дно котлована или карты в преде-

лах 10—15 м от края планируют: для

квадратных котлованов с уклоном

0,02—0,03° к наружным сторонам по

всему периметру, для прямоуголь-

ных — к двум меньшим сторонам

(рис. 5.7,а).

При залегании на поверхности суг-

линков или глин для сокращения вре-

мени замачивания устраивают дрени-

рующие скважины диаметром не менее

15 см с засыпкой песком или гравием.

Дренажные скважины для предва-

рительного замачивания необходимо

устраивать на глубину 0,7—0,8 проса-

дочной толщины. В целях более рав-

номерного уплотнения грунта по всему

котловану и ускорения просадки сква-

жины располагают по периметру кот-

лована через 2—4 м.

При уплотнении грунтов предвари-

тельным замачиванием котлован за-

полняют водой с поддержанием уров-

ня на высоте 0,3—0,8 м от дна и до

промачивания всей толщи просадоч-

ных грунтов и условной стабилиза-

ции просадки, за которую принимают

просадку менее 1 мм в неделю. Если

уплотнение ведут с применением глу-

бинных взрывов, то взрывные работы

следует выполнять сразу же после по-

дачи в грунт воды.

Время, необходимое для замачи-

вания всей толщи просадочного грунта

определяют по формуле

T=y

HJk, (5.13)

72 Глава 5. Устройство оснований

а)

Щ1|1|1|1|1|1|1|1|ф|1|1|1|1|1|

ГПТТ

—

-ф -ф-—и

уК /К /к I /К ук /т\ Л\ Л\ I Ж /ix ff\

vf/ vfT \J7 I "w" \Ir >1/ via vJT >+л

\0M-0,03 ~~

ф l—ф

—

ф-

—

ф-

—

-7

"7/1

ттрттк

1 =

0,02-0,01 %

5.7. Уплотнение

просадочных грунтов

предварительным

замачиванием (а) и

замачиванием с

глубинными взрывами (б)

1 — дренажные скважины,

2 — контур возводимого

здания; 3 — дренирующий

слой из крупнозернистого

грунта; 4 — зона

замоченного грунта; 5 —

лессовый просадочный

грунт; 6 — непросадочный

грунт; 7 — контурная

траншея; 8 —

дренажно-взрывная

скважина; 9 — глубинный

взрыв; 10 — замоченный

грунт, уплотненный

взрывами

где kf

г—

минимальная величина коэффициента

фильтрации слоев грунта, входящих в просадоч-

ную толщу, м/сут; y

— коэффициент, принима-

емый равным при замачивании с поверх-

ности дна котлована при наличии дренирующего

слоя из песка

7а,

= 1, при отсутствии дрени-

рующего слоя 1,2, а при замачивании через

скважины 0,8.

Зону нарушения структуры водо-

насыщенного грунта определяют по

формуле

We- (5.14)

где k

— коэффициент, определяемый экспери-

ментально, для замоченных лессовых супесей и

суглинков равен 2,45; е — коэффициент рабо-

тоспособности ВВ; q — масса сосредоточенного

заряда.

Минимально допустимую глубину

размещения заряда ВВ по условию об-

разования камуфлетного взрыва опре-

деляют по формуле

Л,= 8,2*

вв

гр

^. (5.15)

где /г

вв

— коэффициент, зависящий от типа ВВ,

принимается для тротила и аммонита равным

0,85

и для аммонала —

0,58;

— коэффици-

ент, зависящий от вида грунта, принимаемый

для глин и суглинков

0,24—0,3

и для супесей

0,29—0,4.

Взрывные работы необходимо про-

водить сразу после замачивания. Раз-

рыв между окончанием замачивания ь.

взрывами составляет 3—8 ч.

При уплотнении грунтов замачива-

нием и глубинными взрывами при-

меняют водостойкие взрывчатые ве

щества: аммонит № 6 ЖВ, граммонол,

зерногранулит 50/50-В, 30/70-В

5.2. Устройство грунтовых подушек 73

Уплотнение грунтов после пред-

варительного замачивания, в том чис-

ле и с использованием глубинных вз-

рывов, происходит под воздействием

собственного веса грунта, поэтому

верхний слой доуплотняют тяжелыми

трамбовками, укаткой или грунтовыми

сваями.

Выбор того или иного способа глу-

бинного уплотнения основания зави-

сит от конкретных условий проетируе-

мого объекта, диаметра скважин и

других факторов.

5.2. Устройство грунтовых

подушек

Грунтовые подушки устраи-

вают в открытых котлованах для

распределения давления от фунда-

мента на больную пощадь слабого

грунта или для замены слабого грунта

при небольшой его мощности. Перед

устройством подушки планируют дно

котлована и верхний слой грунта уп-

лотняют до проектной плотности. Для

устройства подушек используют мест-

ные пылевато-глинистые, песчаны и

песчано-гравелистые грунты опти-

мальной влажности, а также гравий,

щебень и шлаки. Допускается ис-

пользовать грунты с содержанием ор-

ганических включений и комьев мерз-

лого грунта размером до 10 см при

общем содержании их не более 15%.

При устройстве искусственных ос-

нований в виде грунтовых подушек

применяют послойное уплотнение

грунта. Толщину отсыпаемых слоев

принимают в зависимости от обору-

дования, применяемого для уплотне-

ния.

Грунтовые подушки устраиваются

толщиной 1,5—5 м. В практике име-

ются случаи устройства подушек тол-

щиной 10—12 м. Чаще всего грун-

товые подушки применяют в просадоч-

ных грунтах.

Просадочный грунт за-

меняют местным грунтом, укладывае-

мым с заданной плотностью.

При возведении подушек для соз-

дания сплошного водонепроницаемого

экрана можно применять лессовидные

глины и суглинки.

Дренирующие материалы (песок,

щебень, шлак) для устройства поду-

шек допускается применять в непро-

садочных грунтах, а также в грун-

товых условиях I типа по просадоч-

ности.

При устройстве грунтовых подушек

с целью ликвидации просадочных

свойств основания плотность сухого

грунта должна быть не менее 1,6 т/м

Грунтовые подушки устраивают по

всей площади котлована или под от-

дельными фундаментами.

Оптимальную влажность глинис-

тых грунтов принимают при их уп-

лотнении укаткой доо = ш

, трамбова-

нием wo = w

— (0,01...0,03).

Для песчаных грунтов и аналогич-

ных им по составу отходов произ-

водств оптимальную влажность приб-

лизительно принимают:

для крупных и средних

песков . ..... 0,08—0,12

для мелких и пылева-

тых песков .... 0,12—0,18

Грунтоуплотняющие механизмы

при устройстве подушек выбирают в

зависимости от объема и сроков вы-

полнения работ и вида применяемого

материала подушки.

При больших объемах работ целе-

сообразно применять трамбующие

машины Д-1471 или тяжелые катки на

пневмоколесном ходу. При небольших

размерах подушек в плане применяют

самоходные катки, тракторы и тяже-

лые трамбовки.

Толщину отсыпаемых слоев, типы

грунтоуплотняющих механизмов и

ориентировочное число проходов для

уплотнения грунтов до коэффициента

/С

уп

= 0,93—0,95 принимают по табл.

5.3.

Схему и порядок производства ра-

бот по устройтсву подушки выбирают

в зависимости от конструктивной фор-

мы здания в плане и типа грунтоуп-

лотняющего механизма (рис. 5.8).

Под отдельно стоящие фундаменты

Г лава 5. Устройство оснований

колонн разрабатывают траншеи в виде

сплошных лент. Так же в виде лент

выполняют и грунтовые подушки.

В котлованах грунт уплотняют по-

лосами поперек котлована на всю его

ширину. Полосы перекрывают одна

другую на 0,2—0,5 м.

Уплотнение грунта в подушках

можно выполнять транспортными сред-

ствами, доставляющими грунт, для

чего их движение необходимо орга-

низовать таким образом, чтобы

уплотнение производилось равно-

мерно.

Для исключения возможности про-

мерзания грунта при устройстве по-

душки, весь процесс должен быть ор-

ганизован непрерывным потоком. Ук-

ладка грунта на ранее уплотненный

промороженный грунт допускается

2 3

MINIMI

]Y \?Т

llhtlllll

MINIMI

^ .

4--

llhtlllll

MINIMI

1 fej

•+-»-

llhtlllll

—

L 1

ММ

11 1

1 ill 11 мм

\1А

А-А

2 f

5.8. Схема уплотнения

грунта при устройстве

подушки

1 — уплотняемая полоса;

2 — каток; 3 —

направление уплотнения;

4 — перекрытие катком

смежной уплотненной

полосы; 5 — уплотняемые

слои; 6 — уплотненный

грунт

5.3.

Технологические параметры послойного уплотнения грунтов различными грунтоуплотняющими

механизмами

Грунтоуплотняющий механизм

Толщина уплотненного слоя,

м, на грунтах

Число прохо-

дов по одно-

му следу

Сменная произ-

водительность,

Грунтоуплотняющий механизм

песчаных,

гравелистых

глинистых

Число прохо-

дов по одно-

му следу

Сменная произ-

водительность,

Пневмокатки массой 25 т

То же массой 40 т

Груженые автомашины:

БелАЗ

КрАЗ

МАЗ

Тракторы T-100, T-140

Скреперы

Трамбующие машины Д-471

Вибрационные катки массой до 2 т

То же массой до 5 т

0,5

0,6

0,5

0,4

0,3

0,25

0,7

0,5

' 0,7

0,7

0,5

0,4

0,2

1,2

• 0,3

0,4

10—12

8—10

6—8

3—5

3—4

530

300

200

250

200

300

100 .о--

100

при толщине слоя не более 0,4 м

только в тех случаях, когда влаж-

ность его не превышает 0,9 влажности

на границе раскатывания.

При использовании тяжелых трам-

бовок при устройстве подушек работы

ведут в такой последовательности:

после отрывки котлована тяжелыми

трамбовками уплотняют дно котлова-

на до отказа;

затем отсыпают такой слой грунта,

чтобы он мог быть уплотнен данной

тяжелой трамбовкой;

далее отсыпают такие же слои

и уплотняют трамбовкой.

5.3. Закрепление грунтов

оснований

Для повышения прочности

оснований и снижения деформаций

зданий и сооружений применяют

различные способы закрепления грун-

тов оснований.

В зависимости от технологии зак-

репления и процессов, происходящих в

основании, способы закрепления мож-

но разделить на три основные груп-

пы:

физико-химические, химические и

термические.

Применение того или иного способа

5.3.

Здкрепление грунтов оснований 75

повышения прочности основания зави-

сит от инженерно-геологических усло-

вий, конструкции здания и его фун-

дамента, причин, вызывающих усиле-

ние,

и других местных условий.

К физико-химическим способам

закрепления грунтов, используемых

при повышении прочности оснований,

можно отнести: цементацию, упроч-

нение грунта негашеной известью и

другие методы.

Цементация грунта заключается в

том, что частицы грунта скрепляются

цементным раствором, который нагне-

тается через инъектор или скважину в

поры грунта. Таким образом, порис-

^тый грунт может быть превращен в

сплошной монолит или отдельные

столбы из цементированных грунтов.

Цементацию применяют для зак-

репления трещиноватых скальных по-

род, гравелистых и песчаных грунтов с

коэффициентом фильтрации 50—200

м/сут.

Критерием, характеризующим воз-

можность цементации песчаных осно-

ваний, является условие

Д1БА*8Б>8...10,

(5.16)

где

Д15

— размер частиц песка, мельче кото-

рого в его составе содержится 15% по массе;

das — размер твердых частиц в инъекционном

растворе, мельче которых в его составе со-

держится 85% по массе.

Для нагнетания в грунт исполь-

зуют цементные растворы. При нали-

чии крупных пустот применяют це-

ментно-песчатные растворы. Состав

цементных растворов в зависимости от

удельного водопоглощения грунта

принимают:

Удельное водопоглощение, л/мин . . .

Отношение цемента к воде по массе

Удельным водопоглащением сква-

жины называется водопоглощение,

отнесенное к 1 м напора и 1 м глу-

бины скважины. Обычно его опре-

деляют опытным путем. Ориентиро-

вочно его можно определить по фор-

муле

q=Q/hl, (5.17)

где Q — количеств© воды, поглощаемое грун-

том,

л/мин; h — давление нагнетаемой воды,

МПа; / — длина скважины в пределах испы-

тания нагнетанием, м.

Применяют также цементно-гли-

нистые смеси. Обычно берут высоко-

дисперсную глину в количестве

50—100 % массы цемента.

Для приготовления инъекционных

растворов должен применяться обык-

новенный портландцемент, обеспечи-

вающий наибольшую плотность це-

ментного камня. Растворы приготов-

ляют в растворосмесителях РМ-500,

РМ-750, МГ2-4Х, СМ-243Б.

При больших глубинах закрепле-

ния оснований инъекционные скважи-

ны бурят станками ударно-канатного,

ударно-вращательного, колонкового и

ударно-поворотного бурения. Способ

бурения выбирается в зависимости от

категории грунтов.

При цементации песчаных грунтов

на глубину до 5 м применяют инъек-

торы, погружаемые в грунт с помощью

отбойного молотка (рис. 5.9,а).

Инъекторы состоят из наконечни-

ка, штанги и наголовника. Нако-

нечник представляет собой заострен-

ную трубу с отверстиями по ее поверх-

ности. Штанга состоит из цельно-

тянутых толстостенных труб диамет-

ром 25—74 мм, разделенных на звенья

длиной

—1,5 м. Звенья нара-

щиваются по мере погружения труб в

грунт. Наголовник состоит из муф-

ты — стакана, навинчиваемого на

последнее звено штанги и восприни-

мающего удары при погружении инъ-

ектора в грунт.

Иногда для нагнетания используют

0,05—0,1 0,1 — 1 1—5 5—10

1:10...1:8

1:8...1:2

1:2...1:1

1:1 и гуще

циркуляционные инъекторы, состоя-

щие из двух труб: внутренней и на-

ружной. По внутренней трубе подается

раствор, по наружной удаляется из-

быток его в бак или растворосмеси-

тель.

Циркуляционный инъектор уста-

навливают в заранее пробуренную

скважину. Между стенкой скважины и

76 Глава 5. Устройство оснований

инъектором укладывают резиновую

прокладку, предотвращающую вынос

раствора наружу.

Для инъецирования растворов

применяют грязевые двухцилиндровые

насосы производительностью 16—18

/ч, развивающие давление 4—6,3

МПа, типов Гр-216/40, НГр-250/50 и

ПГр;

буровые трехплунжерные на-

сосы 9МГр, НБЗ-120/40, НБ4-320/63

производительностью

7—60

/ч, раз-

вивающие давление 4—10 МПа, и

диафрагменный насос С-317А произ-

водительностью 6 м

/ч, развивающий

максимальное давление 1,5 МПа.

Растворопроводы к инъекторам

следует монтировать из водопро-

водных или газовых труб. Длина раст-

воропровода не должна превышать

20—25 м. В качестве растворопро-

водов можно применять рукава на

давление до 0,7 МПа — неброниро-

ванные, при большем давлении бро-

нированные.

5.9. Цементация оснований

а — погружение

инъектора; б —

нагнетание раствора; в —

последовательность

нагнетания раствора при

устройстве

противофильтрационной

завесы; г — схема

цементации нисходящими

зонами; д — схема

цементации восходящими

зонами; 1 — отбойный

молоток; 2 — оголовок;

3 — труба-удлинитель;

4 — перфорированная

часть с острием; 5 —

труба-кожух; 6 — домкра-

ты;

7 — растворопровод;

8 — зона цементации; 9 —

I, II и III скважины 1-й, 2-й

и 3-й очереди; 1-я, 2-я, и

3-я — зоны цементации по

высоте

Скважины следует бурить и инъе-

цировать способом последовательного

сближения — очередями. В 1-й очере-

ди расстояние между скважинами при-

нимается в пределах 6—12 м, а при

каждой следующей очереди расстоя-

ние между скважинами сокращается в

2 раза (рис. 5.9,6). Работы по це-

ментации оснований выполняют следу-

ющими способами: на полную глуби-

ну, нисходящими зонами и восходя-

щими зонами.

Нагнетание раствора в пустоты

грунта должно продолжаться непре-

рывно до заполнения цементируе-

мых пустот и появления отказа в

5.3. Закрепление грунтов оснований

поглощении раствора.

За

отказ сле-

дует принимать снижение расхода

раствора

до 5—10

л/мин

при

избы-

точном давлении раствора

устья

скважины 0,1—0,5

МПа.

Негашеная известь способна

не

только подсушивать увлажненные

грунты,

но и

значительно изменять

некоторые

их

инже-

нерно-геологические свойства. Основ-

ное свойство негашеной извести

— ее

способность схватываться

затверде-

вать

при

взаимодействии

водой.

При гидратационном твердении

она

связывает химически

адсорбцион-

но большие массы воды.

ходе гид-

ратации негашеная известь связывает

Ш% воды

от

своего первоначального

веса. Вносимая

грунт молотая нега-

шеная известь взаимодействует

с во-

дой

тонкодисперсной частью

его, в

результате чего

она

оказывает влия-

ние

на

грунт

и как

осушающая

до-

бавка,

и как

вяжущее вещество.

Основными процессами, обеспечи-

вающими повышение прочности

в на-

чальный период твердения грунтоиз-

вести, считают кристаллизацию гид-

роокиси кальция,

а при

длительных

сроках взаимодействия извести

грун-

том

—

кристаллизацию

карбониза-

цию.

Важным фактором роста проч-

ности

на

первом этапе твердения

грунтоизвести является образование

соединений типа гидросиликатов

гидроалюминатов кальция.

Известь

песок можно использо-

вать

для

глубинного уплотнения

уплотнения водонасыщенных лессовых

грунтов посредством грунтовых свай.

Особенность известковых свай заклю-

чается

трехкратном увеличении объ-

ема извести

при ее

гашении

сква-

жине. Развивающееся

при

этом дав-

ление уплотняет стенки скважин.

Иногда

для

укрепления основания

используют растворы

на

основе

расширяющегося цемента.

грунте

бурят скважины диаметром

10 см.

Скважины размещают друг

от

друга

на

3—4

диаметра сваи

заполняют

раствором состава:

50%

цемента,

25%

песка

и 25%

негашеной

из-

вести.

Наиболее распространенными спо-

собами химического закрепления осно-

ваний являются: силикатизация, эле-

ктросиликатизация, газовая силикати-

зация, смолизация.

Силикатизация является одним

из

наиболее эффективных способов хими-

ческого закрепления грунтов.

Она

поз-

воляет

короткие сроки, надежно

с меньшими трудовыми затратами

приостановить развитие недопусти-

мых осадок основания.

Основным материалом

для

силика-

тизации является жидкое стекло,

т. е.

коллоидный раствор силиката нат-

рия

(ЫагОяБЮг + тНгО).

Жидкое

стекло характеризуется следующими

данными: плотность

1,33—1,35

г/см

вязкость

при

20°С 40—50 мПа-с,

водой смешивается быстро

и в

любых

соотношениях.

результате разбав-

ления вязкость жидкого стекла сильно

снижается,

проницаемость

—

воз-

растает.

В зависимости

от

физико-меха-

нического состояния грунтов приме-

няется одно-и двухрастворная силика-

тизация грунтов.

Однорастворный способ силикат-

зации применяется

для

закрепления

песчаных грунтов

коэффициентом

фильтрации

0,5—5

м/сут. Заключает-

ся способ

в том, что в

грунт через

инъекторы вводят силиказоль

виде

слабовязкой жидкости

(2—4

МПа»с)

с замедленным временем гелеобразо-

вания. Вода, заполняющая поры грун-

та, вытесняется

замещается

зо-

лем, который

по

истечении опреде-

ленного времени превращается

гель.

Гель закупоривает поры грунта,

в ре-

зультате чего грунт становится водо-

непроницаемым

и.

приобретает меха-

ническую прочность

0,2—1 МПа и бо-

лее.

Однорастворная силикатизация

ос-

нована

на

введении

грунт геле-

образующего раствора, состоящего

из

двух

или

трех компонентов. Полу-

чили распространение силикатно-фос-

78 Глава 5. Устройство оснований

форно-кислые, силикатно-алюмосер-

но-кислые, силикатно-фтористосер-

но-кислые и другие рецептуры.

Особое место занимает силикат-

но-кремнефтористо-водородная. Ком-

понентами закрепляющего раствора

являются силикат натрия и кремне-

фтористо-водородная кислота повы-

шенной концентрации. Применение

этой рецептуры позволяет получить

прочность грунта 2—4 МПа. Этот

состав может быть применен для зак-

репления малопроницаемых мелких

песков.

Однорастворный способ силикати-

зации применяется для закрепления

лессовых просадочных грунтов.

Физико-химический процесс сили-

катизации лессовых грунтов основан

на хорошем проникании силикатного

раствора в грунт и взаимодействии

щелочного раствора силиката натрия с

лессом, в результате чего происхо-

дит мгновенная обменная реакция

между катионами натрия и катионами

кальция коллоидного поглощающего

комплекса лессового грунта.

Двухрастворный способ силикати-

зации применяется для закрепления

песчаных грунтов с коэффициентом

фильтрации

5—80

м/сут и заключает-

ся в поочередном нагнетании в грунт

двух растворов: силиката натрия (кре-

питель) с плотностью

1,35—1,44

г/см

и хлористого кальция (отвердитель)

с плотностью

1,26—1,28

г/см .

В результате химической реакции

между этими растворами образуется

гель кремниевой кислоты, придающий

грунту в короткие сроки высокую проч-

ность (до 2—6 МПа) и водонепрони-

цаемость.

Электросиликатизация грунтов ос-

нована на введении в грунт под

напором раствора жидкого стекла с

одновременным воздействием электри-

ческого тока. Электросиликатизация

предназначена для закрепления пере-

увлажненных мелкозернистых песков

и супесей с коэффициентом фильт-

рации 0,005—0,2 м/сут. Она основана

на сочетании двух методов воздейст-

вия на грунт — силикатизации и эле-

ктрической обработки.

Для электросиликатизации грунтов

в грунт забивают электроды-инъек-

торы. Крайние инъекторы являются

катодами, центральный инъектор —

нейтральный, остальные два служат

анодами. Раствор нагнетается во все

инъекторы, кроме крайних, что увели-

чивает нагнетание раствора в грунт в

4—25 раз. При этом прочность грунта

возрастает до 0,5—1,5 МПа.

Расстояние между электрода-

ми-инъекторами принимается равным:

Коэффициент фильт- Расстояние между

рации, м/сут электродами, м

0,1 0,35

0,2 0,45

0,3 0,6

0,4 0,8

Электросиликатизацию можно ши-

роко применять для закрепления сла-

бых грунтов.

Газовая силикатизация основана

на применении в качестве отвердителя

силиката натрия углекислого газа. Су-

ществует два варианта этого спо-

соба — без предварительного и с пред-

варительной обработкой песчаного

грунта углекислым газом. По перво-

му варианту закрепление грунтов ве-

дется по схеме: грунт + раствор сили-

ката натрия+ С0

; по второму:

СО2

+ грунт + раствор силиката натрия+

+ СО2.

Последний вариант более эф-

фективен, так как дает довольно

высокую прочность (до 2 МПа) и в

150—500 раз снижает водопроницае-

мость грунта.

Газовая силикатизация позволяет

закреплять песчаные грунты с различ-

ной степенью влажности, имеющих

коэффициент фильтрации 0,1—0,2

м/сут, а также лессовые грунты.

Газовая силикатизация выполня-

ется по следующей технологии. В грунт

через забитые инъекторы или спе-

циально оборудованные скважины по-

дается раствор силиката натрия, за-

тем туда же нагнетается под неболь-

шим давлением (0,05—0,2 МПа) угле-

5.3.

Закрепление грунтов оснований 79

кислый газ в количестве 2—3 кг/м

. С

помощью углекислого газа осуществ-

ляется перемещение неотвержденной

части силикатного раствора в неза-

крепленный грунт, в результате чего

при обычных расходах силикатного

раствора объем закрепленного грунта

увеличивается в 2 раза.

Смолизация грунтов представляет

собой закрепление песчаных и лессо-

вых грунтов синтетическими смолами.

Закрепление песчаных грунтов кар-

бамидной смолой разработано проф.

Б.

А. Ржаницыным. Сущность способа

состоит в том, что водный раствор

смолы 22—25%-й концентрации с до-

сбавкой в него 3—5%-ного раствора

соляной кислоты нагнетают под дав-

лением 0,3—0,5 МПа в грунт, кото-

рый закрепляется в результате об-

разования геля.

Смолизация грунтов применяется

для закрепления сухих и водона-

сыщенных песков с коэффициентом

фильтрации 0,5—50 м/сут. При нали-

чии в песках глинистых частиц (1 —

3%) и карбонатов (1—3%) песок

предварительно обрабатывают 3%-м

раствором соляной кислоты. Преиму-

щество этого способа состоит в том,

что его применение обеспечивает вы-

сокую (до 3,5 МПа) прочность зак-

репленного песка на осевое сжатие.

Смолизация применяется для зак-

репления лессовых грунтов с коэффи-

циентом фильтрации 0,1—2 м/сут.

Карбамидные смолы обладают хо-

рошими свойствами смешиваться с во-

дой в любых соотношениях, давая при

этом растворы малой вязкости. Зак-

репляющий раствор состоит из двух

компонентов — разбавленной карба-

мидной смолы КМ или МФ и соляной

кислоты. Время гелеобразования лег-

ко регулируется количеством вводимо-

го отвердителя.

Для закрепления грунтов приме-

няют метод инъекции. Инъекция раст-

вора осуществляется под давлением

через трубы-инъекторы, погруженные

в грунт. Раствор, нагнетаемый в од-

нородный грунт через одиночное от-

верстие в трубе, распространяется

равномерно по всем направлениям,

и конфигурация закрепленного грунта

в этом случае будет близка к форме

шара.

При нагнетании химического раст-

вора через инъектор с отверстиями,

расположенными по всей его длине

(0,8—1 м), объем закрепленного грун-

та практически принимает форму ци-

линдра.

Радиус закрепления при силика-

тизации и смолизации грунта назна-

чается в зависимости от вида и во-

донепроницаемости грунтов (табл.

5.4) [20].

Длину действующей (перфориро-

ванной части инъектора) или инъек-

ционной скважины / принимают для

грунтов однородного сложения равной

1 м, для грунтов неоднородного сло-

жения — 0,5 м. При закреплении од-

нородных просадочных суглинков че-

рез инъекционные скважины величина

/ может быть увеличена до 3 м.

Режим нагнетания закрепляющих

реагентов (удельные расходы, давле-

ния, последовательность нагнетания в

плане и по глубине) назначают в

зависимости от водопроницаемости

грунтов, инженерно-геологических ус-

ловий участка и характера решаемой

задачи.

От режима нагнетания зависит

выбор необходимого оборудования.

В основу расчета параметров инъ-

екции при силикатизации и смолизации

положен объем закрепленного грунто-

вого массива от единичной инъек-

ции в форме условного цилиндра ра-

диусом г и высотой /

, равновеликий

объему действительного закреплен-

ного массива в форме, близкой к

эллипсоиду вращения (рис. 5.10,а).

Радиус цилиндра условно называется

радиусом закрепления, а его вы-

сота представляет собой величину пе-

ремещения действующей части инъек-

тора вдоль оси от одной единичной

инъекции. Расчет параметров позво-

ляет получить сплошной закрепленный

массив (рис. 5.10,6).

Г лава

Устройство оснований

Для сплошного закрепления мас-

сива грунта инъекторы располагают в

шахматном порядке. Расстояние меж-

ду рядами инъекторов и расстояние

5.10. Расчетная схема

инъекционного

химического закрепления

грунтов

— для

одиночной

заходки;

б — для

5.4. Величина радиуса химического закрепления грунтов

сплошного массива;

1 —

инъектор;

2 —

зона

закрепления;

3 —

перфорированная часть

инъектора

Способ закрепления

Вид грунта

Коэффициент

фильтраций,

м/сут

Радиус закреп-

ления грунта,

Силикатизация двухрастворная

Пески разной крупности

5—10

10—20

20—50

50—80

0,3—0,4

0,4—0,6

0,6—0,8

0,8—1

Силикатизация однорастворная

двухкомпонентная

Пески разной крупности

0,5—1

1—2

2—5

0,4—0,6

0,6—0,8

0,8—1

Силикатизация газовая

То

же

0,5—1

1—5

5—20

0,3—0,6

0,5—0,8

0,8—1

Силикатизация однорастворная

однокомпонентная

Лессовый

просадочный грунт

0,2—0,3

0,3—0,5

0,5—2

0,4—0,7

0,7—0,8

0,8—1

Смолизация однорастворная двух-

компонентная

Пески разной крупности

0,5—1

1—5

5—10

10—20

20—50

0,3—0,5

0,5—0,65

0,65—0,85

0,85—0,95

0,95—1

Смолизация

Лессовый просадочный грунт

0,1—0,3

0,3—0,5

0,5—1

1—2

0,3—0,4

0,4—0,6

0,6—0,9

0,9—1

между инъекторами d рассчитывают

по формулам:

d=l,5r; (5.18)

= l,73 г,

(5.19)

Сплошное закрепление грунтов

инъектором или через инъекционную