Для повышения прочности оснований, эксплуатируемых зданий и сооружений и предотвращения развития в их конструкциях деформаций аварийного характера, а также для выполнения работ по ремонту и реконструкции существующих фундаментов, применяют различные методы укрепления и усиления оснований.
В зависимости от технологии производства и процёссов, происходящих в грунте эти методы можно разделить на четыре основных вида: механический, термический, физико-химический и химический. Механический способ усиления оснований подразделяется на глубинный и поверхностный.
Глубинное уплотнение оснований фундаментов сущёствующих зданий в основном выполняется путем устройства наклонных скважин заполняемых песком.
Поверхностное усиление применимо только для уплотнения маловлажных и влажных грунтов с коэффициентом водонасыщённости менее 0,7. Оно выполняется с помощью катков, виброплит, трамбовок и т. д. и в основном используется при новом строительстве или перекладке фундаментов.
Термозакрепление (обжиг) применяется в основном при закреплении просадочных грунтов. Топливо сжигают в герметически закрытых затворами скважинах, пробуренных вертикально, наклон, или горизонтально в толще закрепляемого грунта.
К физико-химическим способам закрепления грунтов относится цементация использование грунтоцементных материалов. Цементация грунта заключается в нагнетании в грунт через инъекторы цементного или цементно-песчаного раствора, который обеспечивает в закрепляемом основании создание отдельных столбов или массивов из сцементированного грунта. Цементацию обычно применяют для закрепления песчаных и крупнообломочных грунтов, а также трещиноватых скальных пород.
Предлагаются перспективные смеси, в состав которых входят: экологически чистые материалы: цемент, бентонит, силикатная и минеральная добавки. Наиболее эффективным применение таких смесей для укрепления аллювиальных (наносных) грунтов и устройства надежных противофильтрационных завес.
К химическим способам закрепления грунтов относятся силикатизация, электросиликатизация, газовая силикатизация аммонизация, смолизация и др. На практике наиболее часто применяется силикатизация и смолизация.
Рисунок 1 - Схема возможного расположения инъекторов при закреплении основания фундаментов: а — вертикальное; б — наклонное; в — горизонтальное; г —комбинированное; 1 — фундамент; 2 — инъектор; 3 — зона закрепления; 4 — сооружение; 5 — шахта
К достоинствам химического способа относятся:
- высокая степень механизации всех операций;
- возможность укрепления грунтов до заданных проектом параметров в их естественном залегании;
- резкое сокращение ручного по откопке траншей;
- сравнительно невысокую стоимость исходных материалов (возможно использование отходов производства).
Последнее время происходит обоснованный отказ многих специалистов от использования большей части химических реагентов за исключением традиционно применяемых силикатов (одно - и двухрастворная силикатизация).
Однорастворная силикатизация заключается в том, что в грунт нагнетается предварительно подготовленная композиция из гелеобразующей основы (жидкого стекла) и отвердителя. При невысокой вязкости смеси она может нагнетаться даже в слабофильтрующие песчаные грунты (с коэффициентом фильтрации 1-5 м/сут).
Сущность газовой силикатизации состоит в том, что в закрепляемый грунт первоначально (под давлением до 0,2 МПа) вводят углекислый газ с целью активации поверхности минеральных частиц, а затем – раствор житкого стекла с плотностью 1,19 – 1,30 г/см3 (в зависимости от водопроницаимости грунта). Газовая силикатизация применяется в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации до 0,5 м/сут.
При электросиликатизации (рис 2) одновременно с нагнетанием в слабофильтрующие грунты однорастворный гелеобразующий смеси на основе силиката натрия на инекторы подается напряжение от источника постоянного тока. Расход электроэнергии состовляет обычно до 30 кВт на 1 м3 закрепляемого грунта. Расход раствора такой же, как при обычной силикатизации.
Рисунок 2 – Электрохимическое закрепление слабых грунтов в основании фундаментов
Смолизация представляет собой закрепление грунтов путем инъецирования в них водных растворов синтетических смол.
В последние годы появились нетоксичные либо слаботоксичные составы для закрепления грунта с использованием карбамидных смол.
В связи с усиленным вниманием к охране окружающей средеы необходимо более строго подходить ко всем рекомендуемым «универсальным» химическим реагентам. Специальными исследованиями были выявлена токсичность и экологическая несостоятельность целого ряда реагентов, рекламируемых для закрепления грунтов в условиях реконструкции. В частности акриловых, фенольно-формальдегидных, фурановых, хромлигниновых и карбамидных смол с несвязным формальдегидом.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему