Metody wzmacniania gruntów podczas budowy indywidualnej. Cechy zastosowania technologii stabilizacji i wzmacniania gruntów w Federacji Rosyjskiej Metoda chemiczna - mieszanie gleby z roztworami chemicznymi

Fundament placu budowy to masa gruntu, która leży pod fundamentem i stabilnie przenosi całe obciążenie konstrukcji. Gleby, które służą jako fundament, dzielą się na dwa typy: naturalne lub naturalne i sztuczne.

Stabilnie wytrzymuje całe obciążenie konstrukcji.
Gleby stanowiące fundament dzielą się na dwa typy: a) naturalne lub naturalne i b) sztuczne.

Sam naturalny fundament może wytrzymać obciążenie całej konstrukcji.

Sztuczny fundament to sztucznie wzmocniona gleba pod fundament. Taki grunt sam w sobie nie ma nośności zgodnie z normami.

Wymagania konstrukcyjne dla gruntów fundamentowych:

po pierwsze, grunty fundamentowe są przeciwwskazane, aby miały równomierną ściśliwość;

po drugie, gleby muszą mieć rzeczywistą nośność, aby udźwignąć obciążenie. Możliwości takie są określane w procesie prac geotechnicznych;

po trzecie, gleby muszą być pozbawione właściwości falujących, gdy zamarzają, wszystkie takie gleby rozszerzają się, a po rozmrożeniu kurczą się, co prowadzi do zakłócenia prawidłowego skurczu konstrukcji oraz powstawania pęknięć i szczelin odkształcalnych;

po czwarte, gleby muszą być w stanie wytrzymać wszelkie uderzenia wód gruntowych i cieczy.

Mają następującą klasyfikację konstrukcyjną:

skalisty- praktycznie nieściśliwy, w ogóle nie falujący, bardzo wodoodporny (najlepszy podkład). Na przykład Manhattan w Nowym Jorku.
gruboklastyczny, czyli kawałki skał typu (ok. 50 proc. o objętości powyżej dwóch milimetrów): żwir i tłuczeń kamienny (dość dobra baza);
piaski- a im większe cząstki, tym większy jest ich potencjał konstrukcyjny. Piasek żwirowy (duże cząstki) ulega znacznemu zagęszczeniu pod obciążeniem, nie wykazuje falowania (dość dobre podłoże). A małe, prawie przypominające kurz cząsteczki zaczynają pęcznieć pod wpływem wilgoci;
gliniasty w stanie suchym przejmują znaczne obciążenia, jednak w procesie nawilżania ich nośność znacznie spada i stają się falujące;
lessopodobny, czyli makroporowate, zwykle mają dobrą wytrzymałość, ale w procesie nawilżania często dają znaczne ubytki, można je stosować pod warunkiem ich wzmocnienia;
cielsko- powstają podczas wypełniania dołów, wysypisk śmieci i kanałów. Mają nieproporcjonalną ściśliwość (wymagają utwardzenia);
aluwialny- powstają w wyniku oczyszczenia wyschniętej rzeki lub jeziora. Dobry fundament wykonany z gleby;
ruchome piaski- powstają z małych cząstek piasku zawierających mieszaniny ilaste. Nie nadają się do podkładów naturalnych.

Metody wzmacniania:

Po pierwsze, foka. Konwencjonalne ubijanie pneumatyczne lub ubijanie specjalnymi płytami, w niektórych przypadkach dodaje się kruszony kamień. Rolki stosuje się na dużych powierzchniach;

Po drugie, urządzenie poduszkowe. W przypadkach, gdy trudno jest wzmocnić glebę, warstwę niewiarygodnej gleby usuwa się i zastępuje bardziej stabilną (na przykład piaskiem lub żwirem). Grubość takiej poduszki wynosi zwykle 10 centymetrów lub więcej;

Po trzecie, krzemizacja- stosowany do drobnego pylistego piasku. W takich przypadkach należy wtłaczać do gleby mieszaniny ciekłego szkła z różnymi dodatkami chemicznymi. Po stwardnieniu gleby uzyska dobrą nośność;
po czwarte, cementowanie, czyli podanie pod podłoże mieszanki cementowej w postaci płynnej lub płynnej mieszanki cementu z piaskiem;

po piąte, palenie, czyli metoda termiczna, polegająca na spalaniu różnych materiałów palnych w głębinach studni. Stosowany na gleby lessowe. Zatem fundament gruntowy będzie niezawodny, jeśli wszystkie te wymagania i warunki zostaną spełnione podczas budowy.

Gęstość gruntu nośnego pod spodem ma kluczowe znaczenie dla ich bezpiecznego i długotrwałego działania. W naszym kraju przypadki wznoszenia budynków, budowli i dróg na gęstych glebach kontynentalnych, które nie wymagają dodatkowego wzmocnienia, są stosunkowo rzadkie; najczęściej konieczne jest przeprowadzenie szeregu działań w celu wzmocnienia gleby, a większość z nich ma objętość i ostateczny koszt porównywalny do wszystkich kolejnych konstrukcji.

Istnieją tylko trzy sposoby wzmocnienia gleby, zarówno naturalne, jak i sztucznie wypełnione. Ten:

Całkowite zastąpienie naturalnego gruntu o niskiej nośności.
Zagęszczenie fizyczne gruntów naturalnych.
Wzmocnienie dodatkowymi materiałami

Całkowite zastąpienie naturalnego gruntu o niskiej nośności można przeprowadzić na dwa sposoby.

W pierwszej kolejności: wykopanie gruntu (zwykle drobnoziarnistego, sproszkowanego piasku, nasyconej wodą gleby gliniastej na terenie dawnych bagien) do podłoża kontynentalnego (najczęściej żwiru), a następnie zasypanie wykopu żwirem, tłuczniem lub wylaniem litego betonu płyta. Żwir i tłuczeń kamienny zagęszcza się za pomocą ubijaków wibracyjnych lub ciężkiego sprzętu, na przykład walców drogowych o masie 10-15 ton.

Po drugie: częste wbijanie pali w wierzchnią warstwę kruchej gleby do podstawy kontynentalnej. Obecnie są one używane wyłącznie, choć historia zna inne przykłady, na przykład pale dębowe wykorzystano przy budowie Petersburga.

Wzmocnienie gruntów za pomocą dodatkowych materiałów stało się możliwe w ostatnich latach, kiedy pojawiły się geotekstylia, lepiej znane jako włóknina syntetyczna. Łączy w sobie kilka przydatnych właściwości i tworzy na powierzchni gleby trwałe, niegnijące, przepuszczalne dla wody podłoże. Za jego pomocą można wzmocnić zbocza nasypów czy kanałów, stworzyć podbudowę pod ścieżki dla pieszych, a nawet autostrady. Stosuje się go zarówno samodzielnie, jak i jako warstwę wykończeniową pod zasypkę żwirową lub tłuczniową.

W każdym przypadku przeprowadza się fizyczne zagęszczenie gruntów masowych i naturalnych w celu utworzenia gęstszej „poduszki”. Do takiego procesu nadają się tylko materiały o średnio dyskretnej strukturze - żwir, kruszony kamień (piasek z kamieniami naturalnymi), w rzadkich przypadkach stosuje się go. W zależności od objętości pracy i wielkości frakcji materiału stosuje się zarówno narzędzia lekkie (ubijaki wibracyjne), jak i ciężki sprzęt.

Wzmocnienie gruntu spoiwami organicznymi przeprowadza się analogicznie jak spoiwami mineralnymi, mieszając na podsypce młynem drogowym lub mieszarką jednoprzebiegową, a także w kamieniołomie w mieszalniku gruntów. Gotową mieszankę układa się w nawierzchnię za pomocą układarki samojezdnej lub równiarki samojezdnej z zagęszczeniem walcem samojezdnym na kołach pneumatycznych.

W przypadku konieczności dodatkowego zwilżenia gruntu przy wzmacnianiu go emulsją bitumiczną należy uwzględnić ilość wody w emulsji i zaleca się zmianę stężenia emulsji z 55...50 na 35.. 0,40%.

Przy wzmacnianiu gleby spoiwami organicznymi z dodatkiem wapna należy najpierw zaprawić glebę wapnem, a dopiero po 12...14 godzinach mieszaninę gleby i wapna traktuje się spoiwem organicznym.

Przy wzmacnianiu gruntu spoiwem organicznym z dodatkiem cementu pielęgnacja ułożonej warstwy powinna być podobna jak przy wzmacnianiu gruntu samym cementem.

Aby poprawić rozdrobnienie iłów i iłów ciężkich przy suchej pogodzie, należy je najpierw rozdrobnić z dodatkiem środka powierzchniowo czynnego (SSB, OP-7, OP-10 w ilości 0,05...0,5% masy gleby) .

Grunty wzmocnione spoiwem żywiczno-bitumicznym (emulsja bitumiczna - spoiwo emulgowane 40% i żywica mocznikowa 60%) służą do wykonywania powłok na drogach kategorii IV i III oraz górnych warstw podbudowy pod nawierzchnie asfaltobetonowe.

Emulsja bitumiczna musi być anionową typu bezpośredniego, wolno rozpadającą się, żywicą karbamidową typu UKS i M 19-92. Utwardzaczem jest chlorek amonu (GOST 2210-73) w ilości 10...20% masy spoiwa. Zużycie spoiwa smołowo-bitumicznego do wzmacniania gruntów podano w tabeli. 2.28.

Tabela 2.28

Zużycie spoiwa smołowo-bitumicznego

Spoiwo żywiczno-bitumiczne z dodatkiem utwardzacza należy wprowadzić do gruntu i zagęścić w czasie do 3 h. Spoiwo bez utwardzacza można przechowywać nie dłużej niż 3 dni. Ruch na warstwie gruntu wzmocnionego spoiwem żywiczno-bitumicznym można otworzyć po 2 dniach przy suchej pogodzie i temperaturze od 15°C.

2.4.4. Złożone i inne metody wzmacniania gruntów

Skomplikowane metody wzmacniania gruntów polegają na zastosowaniu, oprócz głównego spoiwa mineralnego lub organicznego, niewielkich dodatków różnych środków powierzchniowo czynnych lub innego rodzaju spoiwa. Metoda ta zapewnia znaczne korzyści, z których główne to:

Możliwość zastosowania do wzmacniania nieodpowiednich gruntów;

Zmniejszone zużycie głównego spoiwa;

Zwiększenie wytrzymałości i mrozoodporności gruntów zbrojonych;

Obniżenie kosztów pracy przy rozdrabnianiu gleby i mieszaniu jej ze spoiwem.

Dzięki złożonym metodom wzmacniania gruntu powstają złożone połączone typy przestrzenne struktur binarnych, wzajemnie naprzemiennych w mikroobjętościach i przenikających się nawzajem.

Na przykład podczas wzmacniania gruntów emulsją cementowo-bitumiczną powstaje przestrzenna struktura binarna - krystalizacja koagulacyjna.

Jako dodatki do wzmacniania gleby cementem można zastosować wapno gaszone lub mielone palone, chlorek wapnia, gips i szereg substancji hydrofobowych o działaniu powierzchniowo czynnym (poliakrylomid, żywica abietynowa, ferromylonaft itp.). Wapno dodaje się podczas wzmacniania kwaśnych lub zasolonych glin piaszczystych, iłów i iłów, które je posiadają pH poniżej 6 przy wilgotności 4...6% większej od optymalnej (1...3% wag.).

Chlorek wapnia (0,4...0,8% wag.) stosowany jest w niskich lub ujemnych temperaturach powietrza w celu przyspieszenia procesów utwardzania. Krzemian sodu (0,5...2,0% wag.) stosowany jest w celu zwiększenia wytrzymałości gruntów cementowych, przyspieszenia ich twardnienia oraz zmniejszenia zużycia cementu w gruntach piaszczystych i gliniastych węglanowych. Dodając pirydynę (0,05% wag. gleby) w postaci roztworu wodnego, możliwe staje się 1,5-krotne zmniejszenie zużycia cementu. Pirydyna i jej pochodne są odpadami przemysłu petrochemicznego.

Przy wzmacnianiu gruntów wapnem, krzemianem sodu lub popiołami lotnymi uzyskanymi ze spalania węgla brunatnego, do mieszanki dodaje się torf i węgiel w stosunku 1:2 do 1:5 (spoiwo popiołowo-wapienne).

Aby zwiększyć wodoodporność wzmacnianego gruntu, warto do asfaltu dodawać substancje sprzyjające tworzeniu się związków chemisorpcyjnych na powierzchni cząstek gruntu nasyconych jonami wapnia (lub żelaza).

Największą wytrzymałość, wodoodporność i mrozoodporność asfaltów uzyskuje się poprzez dodanie do gleby substancji anionowych, kwasów organicznych lub fenoli oraz wapna.

Cel i dobór substancji do kompleksowego wzmacniania gruntów spoiwami organicznymi przeprowadza się po szczegółowym badaniu właściwości substancji i próbek mieszaniny bitum-grunt z dodatkiem substancji badanej.

Podczas przebudowy lub budowy budynków często pojawia się problem słabego gruntu. Poznajmy różne metody wzmacniania gleby.

Podczas rekonstrukcji budynków i budowy nowych konstrukcji często pojawia się problem słabego gruntu. Taki fundament może nie wytrzymać obciążeń budynku. Dziś w naszym artykule porozmawiamy o różnych metodach jego wzmocnienia.

Wzmocnienie gleby

Metoda mechaniczna
- Stosy ziemi
Cementowanie i zastrzyki
- Fugowanie strumieniowe
Drenaż gleby
- Metoda elektryczna
- Metoda elektrochemiczna
Wzmocnienie
- Geosiatka
- Geotekstylia
- Geosiatka
- Siew z trawą

Grunt jest warstwą, która przejmuje sumę wszystkich obciążeń konstrukcji. Umownie wszystkie gleby można podzielić na stabilne i niestabilne. Stabilny - wystarczająco gęsty i suchy, aby wytrzymać obciążenia od fundamentu lub drogi bez specjalnego przygotowania. Niestabilny wymaga wstępnego drenażu i zagęszczenia.

Metoda mechaniczna

Oznacza to wprowadzenie pojedynczych produktów o dużej wytrzymałości (pale) lub materiałów (ziemia, tłuczeń kamienny), a także zagęszczenie bez zmiany struktury (ubijanie/wibrowanie).

Wzmocnienie pali żelbetowych

Pomysł jest taki, że długi stos przechodzi przez warstwę słabej gleby i opiera się na gęstszej. Obciążenie przenoszone jest pionowo wzdłuż pala. Utrzymuje się go również na miejscu poprzez tarcie gleby o powierzchnię pala. W zależności od metody wbijania pale mogą być wbijane na miejscu (wbijane w grunt z wierceniem wstępnym lub bez), wiercone (płynny beton wlewany jest do zanurzonej w ziemi rury osłonowej) oraz pale wgłębne (wbijane specjalną przeciskarką). maszyna). Metoda wymaga użycia nieporęcznego i drogiego sprzętu oraz dużego placu budowy.

Stosy ziemi

Do wywierconego otworu wlewa się przygotowaną mieszaninę wypełniacza granulometrycznego różnych frakcji. Jest zagęszczany warstwowo. Efekt jest porównywalny z palami żelbetowymi, ale znacznie tańszy i bardziej przyjazny dla środowiska.

Budowa poduszek gruntowych, zagęszczanie/wibracje, wymiana gruntu

Stosowany przy stosunkowo małej wymaganej grubości warstwy i określonych właściwościach. Ubijanie odbywa się za pomocą walców (krzywkowych i gładkich), płyt wibracyjnych i innych urządzeń z wibracjami lub bez. Piaski pyliste są zagęszczane wodą. Metoda jest optymalna do budowy lotnisk, dróg i innych dużych obszarów. Jeśli nie można zastosować tej metody, warstwę słabego gruntu usuwa się i zastępuje mocniejszą.

Cementowanie i zastrzyki

Istota sprowadza się do nadania glebie pożądanych właściwości poprzez dodanie do jej składu cementu.

Mechaniczne mieszanie gruntu z zaprawą cementowo-piaskową (cementowanie)

Stosowane jest specjalne wiertło ślimakowe z wydrążonym prętem posiadającym otwory na całej długości. Zaprawa cementowa podawana jest przez nie jednocześnie z pracą świdra i mieszana z glebą. Metoda jest stosunkowo tania i sprawdzona. Stosowany głównie na glebach wilgotnych.

Fugowanie strumieniowe

Osobno warto zwrócić uwagę na nowoczesne podejście do klasyki: cementowanie strumieniowe. Zaprawa cementowa podawana jest rurą pod bardzo wysokim ciśnieniem, jednocześnie przebijając miejsce iniekcji i mieszając się z gruntem. Wymaga użycia specjalnego sprzętu.

Spoinowanie mechaniczne i strumieniowe doskonale nadaje się do wzmacniania gruntów, na których już stoją budynki, nawet w ciasnych warunkach. W tym celu stosuje się kompaktowe instalacje wtryskowe (tzw. pale strumieniowe). Można je wkładać pionowo lub pod kątem. Praca przebiega szybko, stosunkowo cicho i nadaje się na ulice miast.

Wzmocnienie gruntu wzdłuż płaszczyzny (budowa dróg)

Przy budowie pokryć ciągłych stosuje się kombinowane metody wzmacniania gruntu. Ze względu na swój zasięg w terenie obiekty takie mogą obejmować znaczne obszary, a co za tym idzie, inny skład bazy. Poniższe metody są zawsze stosowane w połączeniu ze wzmacnianiem mechanicznym.

Mieszanie z naturalnymi granulkami

Zmiana właściwości poprzez dodanie wypełniacza granulometrycznego lub innego. W zależności od stanu gleby do jej stabilizacji stosuje się różne naturalne materiały: tłuczeń kamienny, żwir, piasek, glinę, ił. Metoda jest stosunkowo tania, przyjazna dla środowiska i nie wymaga składników chemicznych. Mieszanie odbywa się w specjalnym leju ślimakowym.

Mieszanie ze spoiwami mineralnymi

Wapnowanie to metoda znana od czasów starożytnych. Zmniejsza plastyczność i lepkość gleb gliniastych, czyniąc je bardziej odpornymi na nasiąkanie. Wadą jest niska mrozoodporność. Stosowany do przygotowania podbudowy (dolnej) warstwy dróg.

Mieszanie gleby ze spoiwami organicznymi

Zasada nie różni się od opisanych powyżej. Jako dodatki stosuje się różne żywice, bitumy, smoły, emulsje stałe i ciekłe. Efekt i zakres są również w przybliżeniu takie same. Wśród cech warto zwrócić uwagę na wysoki koszt materiału organicznego (lub jego syntetycznego substytutu) oraz agresywność tych składników w stosunku do środowiska naturalnego. Dlatego ta metoda praktycznie nie jest dziś stosowana.

Z trzech opisanych technologii możesz samodzielnie zastosować w praktyce dwie pierwsze. Łatwo dostępne i stosunkowo niedrogie komponenty oraz podstawowa technologia mieszania sprawiają, że są one dziś poszukiwane. Całkiem możliwe jest wzmocnienie odcinka drogi gruntowej lub dziedzińca za pomocą konwencjonalnego kultywatora silnikowego.

Drenaż gleby

Jednym z głównych czynników osłabienia gleby jest obecność wody w jej składzie. Usunięcie z nich wilgoci prowadzi do znacznego zagęszczenia i wyeliminowania płynności.

Ustawianie ciepła lub wypalanie

Skuteczny na gleby zawierające glinę. W wywierconym otworze zanurzona jest rura perforowana ze stali żaroodpornej. Następnie dostarczane są przez niego ogrzane gazy (gorące powietrze). Nadmiar wilgoci odparowuje, a w glinie pojawia się efekt pieczenia. Specyfika tej metody: do ogrzania gazów można użyć lokalnego paliwa: węgla, drewna opałowego.

Metoda chemiczna - mieszanie gleby z roztworami chemicznymi

Najbardziej powszechnym z nich jest krzemionkowanie (silifikacja). Bardzo „szeroka” metoda polega na dodaniu do składu gleby płynnego szkła i jego roztworów. Jest pompowany przez wstępnie ułożone rury, które następnie są usuwane. W wyniku tego przygotowania gleba ulega petryfikacji. Wady - ta sama niska mrozoodporność, szybkie utwardzanie materiału, ograniczony zakres. W zależności od składu samej gleby do pracy wybiera się odczynniki chemiczne do roztworu.

Metoda elektryczna

Wykorzystuje się w tym przypadku zjawisko elektroosmozy. Następuje ruch wody od „plus” do „minus”. Skuteczny przy odwadnianiu gleby.

Schemat instalacji do odwadniania gleby metodą elektroosmozy: 1 - studnia z włożonym do niej filtrem metalowym; 2 - głęboka pompa; 3 - generator prądu stałego; 4 - metalowy pręt

Metoda elektrochemiczna

Zastosowanie elektroosmozy z dodatkiem roztworów chemicznych do wcześniej obliczonych obszarów pola. Ma to na celu ułatwienie przepływu wody przez warstwy i nadanie ruchowi pożądanego kierunku. Proces energochłonny wymagający znacznego zużycia energii.

Przy wystarczającym poziomie wiedzy i dostępności niezbędnych elementów elektroosmozę można zamontować w domu. Szczegółowa instrukcja montażu zawarta jest w dokumentacjach technicznych. Elektroosmoza stosowana jest również jako stały system odwadniania fundamentów.

Wzmocnienie

Przy budowie skarp, dekorowaniu brzegów i tworzeniu krajobrazu często stosuje się nowoczesną metodę: zbrojenie polimerowymi elementami konstrukcyjnymi. Skutecznie sprawdza się zarówno na płaskich, poziomych powierzchniach (drogi, chodniki), jak i na pochyłościach.

Geosiatka

Z reguły jest to trójwymiarowa konstrukcja składająca się z polimerowych taśm perforowanych. Bardzo trwała konstrukcja o strukturze plastra miodu pozwala na ruch we wszystkich płaszczyznach. Wszelkie drobne kruszywo lub lokalną ziemię po prostu wlewa się do plastrów miodu. Nie wymaga zagęszczania, zagęszczanie odbywa się poprzez polewanie wodą. Grubość warstwy 10–25 cm.

Geotekstylia

Stosowany przy wykonywaniu preparatów wielowarstwowych. Ta wielowarstwowa tkanina polimerowa jest zasadniczo filtrem o wysokiej wytrzymałości. Pozwala na przenikanie wody, ale nie pozwala na mieszanie się warstw. Jednocześnie mając znaczną wytrzymałość rozkłada obciążenie pomiędzy warstwami. Obszar zastosowania geotekstyliów: budownictwo drogowe, rolnictwo i gospodarka miejska.

Geosiatka

Wytrzymuje obciążenia rozciągające. Rzadko stosowany w gruntach, stosowany jako zbrojenie cienkowarstwowe oraz w połączeniu z innymi materiałami polimerowymi.

Siew z trawą

Dekoracyjny sposób na wzmocnienie skarp przed osypywaniem (nachylenie nie większe niż 1:1,5). Trawę wysiewa się na mechanicznie zagęszczonych, niezalanych zboczach. Zapobiega wypłukiwaniu i erozji.

Na działce prywatnej nie ma ceny za elementy wzmacniające. Z ich pomocą możliwe staje się tworzenie najbardziej fantastycznych projektów krajobrazu. Umożliwiają także tworzenie (importowanych) żyznych warstw dla roślin.opublikowany

Subskrybuj nasz kanał Yandex Zen!

Jeśli masz jakieś pytania na ten temat, zadaj je ekspertom i czytelnikom naszego projektu.

Według statystyk główną przyczyną sytuacji awaryjnych podczas eksploatacji budynków i budowli jest naruszenie fundamentów. Dzieje się tak najczęściej wskutek braku rzetelnych informacji o warunkach geologicznych i charakterystyce gruntu terenu obiektu, podjęcia błędnych decyzji na etapie projektowania oraz złej jakości prac budowlanych.

Charakterystycznymi oznakami niezgodności konstrukcji podstawy i fundamentów budynku z wymaganymi parametrami są pęknięcia w ścianach zewnętrznych, piwnicach, zniekształcenia otworów drzwiowych i okiennych, nierówne osiadanie i inne. Warunkiem niezawodnej i bezawaryjnej pracy budynków jest terminowe zakończenie prac mających na celu identyfikację uszkodzeń obiektów budowlanych oraz wzmocnienie uszkodzonych elementów, w tym gruntów fundamentowych.

Dlaczego istnieje potrzeba poprawy jakości fundamentów?

Wzmocnienie gruntów fundamentowych można przeprowadzić zarówno w celu przywrócenia właściwości użytkowych istniejących konstrukcji, jak i podczas budowy nowych. W pierwszym przypadku dokładne przyczyny nieprawidłowego działania konstrukcji budowlanych ustalane są podczas przeglądu technicznego. Najczęstsze z nich to:

pogorszenie warunków geologicznych terenu w czasie;
wzrost obciążeń przenoszonych przez budynek na fundament podczas przebudowy, dodawania podłóg lub instalowania dodatkowego wyposażenia;
pojawienie się wcześniej nieuwzględnionych obciążeń z budowy nowego budynku obok istniejącego;
przejaw właściwości osiadania gleby fundamentowej podczas jej nasiąkania wodami gruntowymi i powierzchniowymi pochodzenia naturalnego i sztucznego;
wypłukanie i wybrzuszenie gruntu fundamentowego podczas kopania dołu pod nowy budynek obok istniejącego fundamentu;
obciążenia dynamiczne i wibracyjne powstające podczas prac budowlano-montażowych w sąsiedztwie istniejącego budynku;
zamarzanie gleby w zimie;
nierówne osiadanie konstrukcji fundamentowych;
deformacja fundamentów z pojawieniem się pęknięć, odprysków, naruszeniem warstwy ochronnej betonu, odsłonięciem i korozją zbrojenia.

Podczas budowy na nowo wyznaczonym terenie potrzebę wzmocnienia gruntu, a także wykonalność tych prac z ekonomicznego punktu widzenia określa się na podstawie wyników badań inżynieryjnych i geologicznych. Metodę wzmacniania gruntu przyjmuje się w połączeniu z rozwiązaniami technicznymi dotyczącymi budowy fundamentów na etapie projektowania.

Ocena stanu fundamentów i fundamentów

Kompleksowe badanie i ocena stanu technicznego konstrukcji budowlanych (w tym podłoży i fundamentów) przeprowadza się w celu zidentyfikowania naruszeń w ich eksploatacji, ustalenia przyczyn i określenia ewentualnych konsekwencji odkształceń. Na podstawie wyników oceny dobierane są najbardziej niezawodne i ekonomiczne środki kompensacyjne, które wykluczają dalszy rozwój odkształceń. Praca obejmuje kilka etapów.

W pierwszej kolejności bada się i analizuje istniejącą dokumentację pomiarową i projektową oraz dane z poprzednich badań (jeśli takie istnieją). Następnie dokonuje się oględzin części naziemnej budynku w celu określenia charakteru odkształceń (elewacje, ściany nośne, słupy). Pod uwagę brana jest sytuacja otoczenia: obecność innych konstrukcji, dołów, dróg i linii kolejowych w pobliżu badanych konstrukcji.

W części podziemnej budynku przeglądowi poddawane są konstrukcje fundamentowe oraz fundament nośny. Aby sprawdzić fundamenty i instrumentalną analizę materiałów, w punktach kontrolnych na obwodzie budynku otwiera się doły. Przyjmuje się, że głębokość wykopu wynosi 0,5 m poniżej podstawy fundamentu. W wyniku oględzin i pomiarów instrumentalnych określa się parametry geometryczne podłoża, jakość materiałów, stan ochrony hydroizolacyjnej oraz obecność uszkodzeń.

Badanie gleby przeprowadza się poprzez wiercenie studni wraz z pobieraniem próbek i analizą próbek. W ten sposób określa się resztkowe właściwości fizyczne i mechaniczne podłoża. Na podstawie wyników przeprowadzonych prac przeprowadza się obliczenia weryfikacyjne mające na celu określenie rzeczywistej nośności gruntów i konstrukcji fundamentowych i wystawia się wniosek o jej wystarczalności. Wybierając opcję wzmocnienia konstrukcji fundamentowych i gruntów, podejmowane są najbardziej uzasadnione technicznie i ekonomicznie decyzje.

Metody wzmacniania gruntów fundamentowych

W przeciwieństwie do wzmacniania różnych elementów konstrukcyjnych budynku (takich jak ściany, słupy, fundamenty) nie ma standardowych rozwiązań poprawiających właściwości gruntów fundamentowych. Mocowanie odbywa się według indywidualnie opracowanego projektu z wykorzystaniem zasad określonej metody. Do głównych metod wzmacniania gruntów zalicza się: fizykochemiczne, mechaniczne (zagęszczanie) i strukturalne.

Metody fizykochemiczne

Fizykochemiczne metody wzmacniania gruntów uważane są za najnowocześniejsze i wysoce skuteczne. Wśród nich są następujące.

Krzemianowanie- nastrzykiwanie gruntów bazowych roztworami ciekłego szkła. Roztwór dostarczany jest pod ciśnieniem do 0,6 MPa do wstępnie wywierconych studni poprzez perforowane rury. Metodę tę stosuje się w celu zwiększenia wytrzymałości piasków różnej wielkości i gruntów masowych. Podczas procesu krzemionkowania wokół każdego odwiertu tworzy się kolumna wzmocnionego podłoża o średnicy do 2 m.

Cementowanie służy do zagęszczania gruntów osiadających, skał przepuszczalnych, spękanych, lessu i grubego piasku. Iniekcję gruntu przeprowadza się roztworem wodno-cementowym (czasami z dodatkiem piasku) pod ciśnieniem do 10 MPa. W wyniku cementacji roztwór wypełnia pory gleby, tworząc nowy podkład o dużej wytrzymałości.

Smolizacja polega na wstrzyknięciu do podłoża żywic syntetycznych z utwardzaczami. Metodę tę stosuje się do wzmacniania piasków pylastych, drobnoziarnistych, glin piaszczystych i ilastych. Stosuje się pionowe, poziome i pochyłe metody montażu wtryskiwaczy.

Glinowanie, czyli wstrzyknięcie zawiesiny gliny, przeprowadza się w celu zmniejszenia właściwości filtrujących podłoża piaszczystego. W wyniku wnikania cząstek gliny w pory gleby, ulega ona zamuleniu i zatykaniu, tworząc strefę wodoodporną. Metodę tę stosuje się, gdy przepływ wód gruntowych jest niewielki, ponieważ przepływ może unieść cząstki gliny.

Bitumizacja Jest to również sposób na zmniejszenie właściwości filtracyjnych gleby i stosuje się go przy dużych prędkościach ruchu wód gruntowych. Wyróżnia się metody bitumizacji na gorąco i na zimno. W pierwszym przypadku do wierconych studni dostarczany jest stopiony asfalt, w drugim przypadku emulsja bitumiczna. W obu przypadkach efektem jest utworzenie wodoszczelnej strefy wokół wtryskiwacza.

Termiczny sposób stosowany do wzmacniania gruntów o właściwościach osiadających. Istotą tej metody jest spalanie paliwa we wcześniej wywierconym odwiercie. Aby paliwo mogło spalić się na dużej głębokości, do studni dostarczane jest powietrze. Likwidacja właściwości osiadania gleby następuje pod wpływem temperatur od 400 do 800 stopni Celsjusza. Każda studnia pozwala na zabezpieczenie masy gruntowej o średnicy do 2,5 m.

Wzmocnienie gruntów fundamentowych elementami konstrukcyjnymi

Główne konstruktywne metody zbrojenia są następujące:

poduszki naziemne. Metoda polega na zastąpieniu gruntu słabonośnego znajdującego się pod fundamentem gruntem mało ściśliwym. Jako ten ostatni stosuje się piasek, tłuczeń kamienny i niektóre rodzaje żużla. Podczas układania gleba jest zagęszczana, aby zapobiec późniejszemu osiadaniu;
ścianka szczelna. Metodę tę stosuje się, aby zapobiec wystawaniu spod fundamentu fundamentów słabonośnych. W tym przypadku ogrodzenie wykonane z konstrukcji palowych jest instalowane wzdłuż obwodu fundamentu w minimalnej odległości od niego. Pale wbijane są w warstwę gęstej gleby, przechodząc przez glebę słabonośną.

wzmocnienie. Metoda pozwala zwiększyć właściwości wytrzymałościowe gleby i wyeliminować osiadanie. Wzmocnienie polega na wprowadzeniu do gruntu dodatkowych elementów o wysokiej wytrzymałości, które współpracując z nim zapewnią wymagane właściwości fundamentu. Jako elementy wzmacniające stosuje się beton, żelbet, cement gruntowy, zaprawę cementowo-piaskową i inne.

kurtyny przeciwfiltracyjne. Metodę tę stosuje się w celu zapobiegania filtracji wód gruntowych przez grunt fundamentowy. Czynność przeprowadza się poprzez wlanie tiksotropowej zawiesiny do wcześniej przygotowanych dołków. Zawiesina przygotowywana jest na bazie glinki bentonitowej, która ma zdolność wchłaniania wody w dużych ilościach i po zagęszczeniu tworzy wodoodporny ekran.

Metody mechaniczne

Mechaniczne metody wzmacniania fundamentów gruntowych reprezentują różne możliwości ich zagęszczenia. Istnieją dwie główne metody zagęszczania: powierzchowna i głęboka.

Zagęszczanie powierzchni odbywa się przy użyciu ubijaków, walców, maszyn do zagęszczania wsadu i wibratorów. Metodę tę stosuje się najczęściej, gdy konieczne jest zagęszczenie fundamentu do głębokości 1,5-2 m. Jednakże zastosowanie ciężkich ubijaków i ubijarek umożliwia zagęszczenie fundamentu do głębokości nawet 10 m. Istnieją również metody do zagęszczania dołu fundamentowego za pomocą ubijaków w kształcie samego fundamentu.

Głębokie zagęszczenie gleby przeprowadza się w następujący sposób:

układanie pryzm gruntowo-piaskowych w gruntach sypkich i lessach o właściwościach osiadających. Metoda polega na wbiciu rury w podłoże, podczas którego następuje zagęszczenie otaczającego gruntu. Po wjechaniu rurę wypełnia się piaskiem zagęszczając warstwa po warstwie. Po wypełnieniu piasku rura jest stopniowo usuwana z ziemi. Pale są ułożone naprzemiennie, tak że strefy zbrojonego gruntu zachodzą na siebie;
zagęszczanie wibracyjne przy użyciu specjalistycznego sprzętu - wibratorów, buław wibracyjnych. Metoda służy do wzmacniania gruntów piaszczystych, nasyconych wodą i polega na zanurzeniu wibrującego pocisku w grubość gruntu;
Wstępne namoczenie eliminuje osiadanie gruntu fundamentowego. Metodę tę stosuje się zwykle w przypadku nowego budownictwa w wystarczającej odległości od istniejących budynków i budowli, ponieważ istnieje niebezpieczeństwo zamoczenia ich fundamentów.

Inną metodą zagęszczania mechanicznego jest wstępne zagęszczanie gruntu. Zagęszczanie odbywa się poprzez obciążenie słabej podstawy nasyconej wodą tymczasowym nasypem, w wyniku czego woda zostaje wyciśnięta z porów gruntu, a następnie następuje jej zagęszczenie. W takim przypadku ciśnienie wytwarzane przez nasyp musi przewyższać ciśnienie wywierane przez projektowaną konstrukcję. Kompresję można również przeprowadzić poprzez obniżenie poziomu wód gruntowych poprzez przepompowanie ich studniami lub zorganizowanie drenażu.

wnioski

Wzmocnienie gruntów fundamentowych przeprowadza się w następujących przypadkach:

jeżeli konieczne jest przywrócenie prawidłowego działania elementów nośnych istniejącego budynku;
podczas nowej budowy na terenie o złych warunkach inżynieryjnych i geologicznych.

W pierwszym przypadku prace są zwykle prowadzone w połączeniu ze wzmocnieniem i naprawą fundamentów i mają ograniczenia w doborze metod (aby uniknąć uderzenia w pobliskie budynki). Przy wzmacnianiu gruntów w nowym miejscu o wyborze metody decyduje wyłącznie uzasadnienie techniczne i ekonomiczne.

Wzmocnienie gleb umożliwia wykorzystanie pod nową budowę działek, które mają oczywiście niskie wskaźniki inżynieryjne i geologiczne, a także obszary nienadające się do rolnictwa (bagna, gleby wypełniające itp.) i innych rodzajów działalności. Nowoczesne, zaawansowane technologicznie metody zwiększania nośności fundamentów pozwalają na bardziej racjonalne podejście do wykorzystania przez dewelopera zasobów pracy, terytorialnych i gospodarczych.

Jeśli konieczne jest zbudowanie budynku na niezbyt mocnych glebach, konieczne jest dodatkowe wzmocnienie tego ostatniego. Można to zrobić za pomocą materiałów wiążących, do których zalicza się na przykład cement. Zwiększy to wytrzymałość, a także odporność gleby na mróz i wilgoć.

Aby wybrać odpowiednie spoiwo, należy najpierw określić właściwości gleby. Najbardziej skuteczne są dziś łączone spoiwa, na przykład związki cementu i emulsji bitumicznej. Wzmocnienie można wykonać bezpośrednio na miejscu na dość dużą głębokość - około 50 centymetrów. Stosowany współcześnie sprzęt pozwala uzyskać jednolitą powierzchnię nawet przy pracy z gruntem podmokłym i o różnej charakterystyce.

Wśród materiałów wiążących oprócz cementu stosuje się także wapno palone. Zazwyczaj takie materiały wystarczą tylko do 10% masy gruntu, który jest wzmocniony. Cement najczęściej stosuje się do wzmacniania gleb piaszczystych i gliniastych. Wzmacnianie, na przykład ciężkiej gliny, najlepiej wykonać za pomocą wapna. Powyższe materiały często łączone są z emulsją bitumiczną. Związek ten jest najskuteczniejszy na glebach piaszczystych, ale można go stosować na prawie każdą glebę. W takim przypadku ilość emulsji nie powinna przekraczać 10% masy wzmocnionej gleby. Chlorek wapnia jest często stosowany jako dodatek do spoiw. Jednak jego część nie powinna przekraczać 1%.

Proces wzmacniania

Aby prawidłowo wzmocnić glebę cementem, należy podjąć następujące kroki. W pierwszej kolejności planuje się powierzchnię podłoża, po czym określa się właściwą dawkę użytego kruszonego kamienia lub piasku oraz spoiwa. Wierzchnią warstwę gleby miesza się z opisanymi powyżej substancjami za pomocą specjalnej maszyny do mieszania gleby.

Przy wzmacnianiu gleby należy kierować się dokumentacją GOST 30491-97 „Mieszaniny organiczno-mineralne i gleby wzmacniane spoiwami do budowy dróg”, a także zapewnić wymagania dotyczące gleby, mieszanek i odzieży DIN 18 134 i SNiP 2.05.02-85.