Методи зміцнення ґрунтів при індивідуальному будівництві. Особливості застосування технології стабілізації та зміцнення ґрунтів у Російській федерації Хімічний метод - змішування ґрунту з хімрозчинами

Основа будівництва - це масив ґрунту, що залягає під фундаментом, стійко сприймає все навантаження будови на себе. Ґрунти, що служать основою поділяються на два види: природні, або природні та штучні.

Стійко приймає все навантаження будівлі він.
Ґрунти, що служать основою поділяються на два види: а) природні, або природні, та б) штучні.

Природна основа може сама нести навантаження всієї будови.

Штучна основа - це зміцнений штучним шляхом грунт для основи під фундамент. Подібний ґрунт сам по собі не має за стандартами несучої можливості.

Вимоги при будівництві, що пред'являються ґрунтам основи:

по-перше, ґрунтам основи протипоказано мати рівномірну стисливість;

по-друге, грунти повинні мати справжню здатність нести вантаж. Такі можливості визначаються в процесі інженерно-геологічних робіт;

по-третє, ґрунти повинні бути без пучинистих якостей, при замерзанні всякі такі ґрунти розширюються, при відтаванні ж вони зменшуються, що призводить до порушення правильної усадки будови та утворення деформативних тріщин, зазорів;

по-четверте, ґрунти повинні мати в собі здатність встояти проти всіляких впливів підземних вод, рідин.

Вони мають таку будівельну класифікацію:

скельні- фактично не стискані, зовсім не пучинисті, водостійкі (краща основа). Наприклад, Манхеттен у Нью-Йорку.
великоуламкові, тобто шматочки скельного типу (приблизно 50 відсотків з об'ємом понад два міліметри): гравій та щебеня (досить непогана основа);
піски- і що об'ємніші частинки, то більше вписувалося їх можливості під будівництво. Пісок гравілистий (частинки великої величини) при навантаженнях істотно ущільнюються, вони не виявляють пучинистість (досить хороша основа). А дрібні, майже пилоподібні частинки при попаданні вологи починають вирувати;
глинистісприймають він значні навантаження в сухому вигляді, проте в процесі зволоження їхня несуча можливість істотно знижується, вони стають пучинистими;
лісоподібні, тобто макропористі, зазвичай мають хорошу міцність, проте в процесі зволоження нерідко дають істотні просідання, вони можуть використовуватися за умови їх зміцнення;
насипні- Формуються при засипанні ям, сміттєзвалищ, каналів. Мають непропорційну стисливість (вимагають зміцнення);
намивальні- формуються внаслідок очищення сухої річки чи озера. Непогана основа із ґрунту;
пливуни- формуються дрібними частинками піску, що має мулисті суміші. Вони не підходять для природної основи.

Методи зміцнення:

по перше, ущільнення. Звичайна пневматична трамбування або трамбування спеціальними плитами, у деяких випадках додається щебінь. На великих площах застосовують ковзанки;

по-друге, пристрій подушки. У випадках, коли зміцнити грунт важко, шар ненадійного грунту знімається і замінюється більш стійким (наприклад, піском або щебенем). Товщина подібної подушки зазвичай становить 10 сантиметрів і більше;

по-третє, силікатизація- використовується для дрібного пилуватоподібного піску. У таких випадках у ґрунт слід нагнітати суміші рідкого скла з різними хімічними добавками. Після того, як грунт затвердіє, він набуде непогану несучу здатність;
по-четверте, цементизаціятобто подача під основу цементної суміші в рідкому вигляді або рідкої суміші цементу з піском;

у п'ятих, випаленнятобто термічний метод, спалювання різних горючих матеріалів у глибинах свердловин. Використовується для лісоподібних типів ґрунту. Таким чином, основа грунту буде надійною, якщо при будівництві будуть дотримуватися всі ці вимоги та умови.

Щільність несучого ґрунту під і має вирішальне значення для їх безпечної та тривалої. У нашій країні випадки, коли будівлі, споруди та дороги зводяться на щільних материкових ґрунтах, що не вимагають додаткового зміцнення порівняно рідкісні, найчастіше необхідно провести низку заходів щодо зміцнення ґрунту, причому більшість з них мають обсяг та кінцеву вартість, порівнянну з усім подальшим будівництвом.

Способів зміцнення ґрунту, як природного, так і штучно насипаного лише три. Це:

Повна заміна природного ґрунту з низькою несучою здатністю.
Фізичне ущільнення природних ґрунтів.
Зміцнення за допомогою додаткових матеріалів

Повна заміна природного ґрунту з низькою здатністю, що несе, може здійснюватися двома способами.

Перший: виїмка ґрунту (зазвичай це дрібнозернисті, пилоподібні піски, водонасичені глеєві ґрунти на місці колишніх боліт) до материкової основи (зазвичай це або гравій) з наступним засипанням котловану гравієм, щебенем або заливкою суцільної бетонної плити. Гравій та щебінь ущільнюються вібротрамбуванням або важкою технікою, наприклад – дорожніми катками масою 10-15 тонн.

Другий: часта забиття паль у верхній шар неміцного грунту до материкової основи. В даний час застосовуються виключно, хоча історія знає й інші приклади, наприклад, на будівництві Санкт-Петербурга використовувалися дубові палі.

Зміцнення ґрунтів за допомогою додаткових матеріалів стало можливим останніми роками, коли з'явився геотекстиль, більш відомий як синтетичний нетканий матеріал. Він поєднує в собі кілька корисних властивостей і утворює на поверхні ґрунту міцну, не гнильну, водопроникну основу. З його допомогою можна зміцнювати укоси насипів або каналів, робити основу для пішохідних доріжок і навіть автомагістралей. Його застосовують як самостійно, так і як фінішне покриття гравійного або щебеневого підсипання.

Фізичне ущільнення насипних і природних ґрунтів проводиться у будь-якому випадку для утворення щільнішої «подушки». Для такого процесу придатні лише матеріали, що мають структуру середньої дискретності - гравій, щебінь (пісок з природним камінням), в окремих випадках використовується. Залежно від обсягу робіт та величини фракцій матеріалу застосовують як легкий інструмент (вібротрамбування), так і важку техніку.

Зміцнення ґрунтів органічними в'яжучими здійснюється так само, як і мінеральними в'яжучими, способами змішування на земляному полотні дорожньою фрезою або однопрохідною ґрунтозмішувальною машиною, а так само в кар'єрі в ґрунтозмішувальній установці. Готову суміш укладають у дорожній одяг самохідним укладачем або автогрейдер з ущільненням самохідним катком на пневматичних колесах.

При необхідності додаткового зволоження грунту при його зміцненні емульсією слід враховувати кількість води, що знаходиться в емульсії, при цьому доцільно змінювати концентрацію емульсії від 55 ... 50 до 35 ... 40%.

При зміцненні ґрунту органічними в'яжучими з добавкою вапна спочатку повинен бути оброблений ґрунт вапном і тільки через 12...14 год суміш ґрунту з вапном обробляють органічним в'язким.

При зміцненні ґрунту органічним в'язким з добавкою цементу догляд за покладеним шаром має бути аналогічним зміцненню ґрунту тільки цементом.

Для поліпшення подрібнення важких суглинків та глин у суху погоду їх слід попередньо подрібнювати з введенням добавки ПАР (ССБ, ОП-7, ОП-10 у кількості 0,05...0,5% маси ґрунту).

Грунти, укріплені смолобитумним в'язким (бітумна емульсія - емульсована в'яжуча 40% і карбомідна смола 60%), застосовують для влаштування покриттів на дорогах IV і III категорій та верхніх шарів основи під асфальтобетонні покриття.

Бітумна емульсія повинна бути аніонна прямого типу, повільно розпадається, карбомідна смола типу УКБ та М 19-92. Затверджувачем служить хлористий амоній (ГОСТ 2210-73) в кількості 10 ... 20% маси в'яжучого. Витрата смолобитумного в'яжучого для зміцнення ґрунтів наведено в табл. 2.28.

Таблиця 2.28

Витрата смолобитумного в'яжучого

Смолобитумне в'яжуче з добавкою затверджувача має бути введене в грунт і ущільнене протягом 3 год. В'яжуче без затверджувача допускається зберігати не більше 3 діб. Рух шаром грунту, укріпленому смолобитумным в'яжучим, може бути відкрито через 2 доби в умовах сухої погоди з температурою 15°С і вище.

2.4.4. Комплексні та інші способи зміцнення ґрунтів

Комплексні способи зміцнення грунтів засновані на застосуванні, крім основного мінерального або органічного в'яжучого, невеликих добавок різних поверхнево-активних речовин або іншого виду. Такий спосіб дає значні переваги, основними з яких є:

Можливість використання для зміцнення малопридатних ґрунтів;

Зниження витрати основного в'яжучого;

Підвищення міцності, морозостійкості укріплених ґрунтів;

Зменшення трудовитрат при подрібненні ґрунту та перемішуванні його з в'язким.

При комплексних способах зміцнення ґрунтів формуються складні суміщені просторові типи бінарних структур, що взаємно чергуються в мікрооб'ємах і пронизують один одного.

Наприклад, при зміцненні ґрунтів цементом та бітумною емульсією формується просторова бінарна структура – коагуляційно-кристалізаційна.

В якості добавок при зміцненні ґрунту цементом можна використовувати вапно гашене або мелене негашене, хлористий кальцій, гіпс та ряд поверхнево-активних гідрофобних речовин (поліакриломід, абієтову смолу, феромилонафту та ін.). Вапно додають при зміцненні кислих або солонцевих супісків, суглинків та глин, що мають рНнижче 6 з вологістю на 4-6% більше оптимальної (1-3% по масі).

Хлористий кальцій (0,4...0,8% за масою) застосовують при зниженій або негативній температурі повітря, щоб прискорити процеси твердіння. Силікат натрію (0,5…2,0% за масою) застосовують підвищення міцності цементогрунту, прискорення його твердіння і зниження витрати цементу при супіщаних і суглинистих карбонатних грунтах. При додаванні (0,05% від маси ґрунту) піридину у вигляді водного розчину з'являється можливість знизити в 1,5 рази витрату цементу. Пиридін та його похідні є відходами нафтохімічної промисловості.

При зміцненні ґрунтів вапном у суміш вводять силікат натрію або золу винесення, одержувану від спалювання бурого вугілля, торфу та кам'яного вугілля, у співвідношенні від 1:2 до 1:5 (золовапняне в'яжуче).

Для підвищення водостійкості грунту, що зміцнюється, ефективна добавка в бітум речовин, що сприяють утворенню хемосорбіційних сполук на поверхні грунтових частинок, насичених іонами кальцію (або заліза).

Найбільш високі міцність, водо- та морозостійкість бітуму отримують при додаванні до нього аніоноактивних речовин органічних кислот або фенолів, а в ґрунти – вапна.

Призначення та вибір речовин для комплексного зміцнення ґрунтів при органічному в'яжучому проводять після детального дослідження властивостей речовин та зразків з бітумогрунтової суміші з добавкою випробуваної речовини.

Про час реконструкції чи будівництва будівель часто виникає проблема слабкого ґрунту. Дізнаємося про різні методи його зміцнення ґрунту.

При реконструкції будівель та будівництві нових споруд часто виникає проблема слабкого ґрунту. Така основа може не витримати навантажень від будівництва. Сьогодні в нашій статті йтиметься про різні методи його зміцнення.

Зміцнення ґрунту

Механічний метод
- Ґрунтові палі
Цементація та ін'єкції
- Струменева цементація
Осушення ґрунтів
- Електричний метод
- Електрохімічний спосіб
Армування
- Георешітка
- Геотекстиль
- Геосітка
- Засівши травою

Грунт - це шар, який приймає він суму всіх навантажень від споруди. Умовно всі ґрунти можна розділити на стабільні та нестабільні. Стабільний – досить щільний та сухий для того, щоб без спеціальної підготовки витримати навантаження від фундаменту чи дороги. Нестабільний вимагає попередніх робіт з осушення та ущільнення.

Механічний метод

Має на увазі впровадження окремих високоміцних виробів (паль) або матеріалів (грунт, щебінь), а також ущільнення без зміни структури (трамбування/вібрування).

Зміцнення залізобетонними палями

Сенс полягає в тому, що довга паля проходить шар слабкого ґрунту і впирається в щільніший. Навантаження передається по палю вертикально. Також вона утримується за рахунок тертя ґрунту об поверхню палі. За методом занурення палі бувають набивні (забиваються в ґрунт із попереднім бурінням або без), буронабивні (рідкий бетон заливається в обсадну трубу, занурену в ґрунт) та палі вдавлювання (занурюються спеціальною машиною-домкратом). Метод вимагає застосування громіздкого та дорогого обладнання та великого будмайданчика.

Ґрунтові палі

У заздалегідь пробурений отвір засипається підготовлена суміш із гранулометричного заповнювача різних фракцій. Трамбується пошарово. Ефект порівняний з ж/б палями, але набагато дешевше і екологічніше.

Влаштування ґрунтових подушок, трамбування/вібрація, заміна ґрунту

Використовують при порівняно невеликій товщині шару заданих властивостей. Виробляється трамбування котками (кулачковими та гладкими), віброплитами та іншим обладнанням з вібрацією або без. Пилуваті піски трамбують із водою. Метод оптимальний при будівництві аеродромів, доріг та інших об'єктів великої площі. При неможливості застосування методу шар слабкого ґрунту витягують і замінюють більш міцний.

Цементація та ін'єкції

Суть зводиться до надання ґрунту бажаних властивостей за рахунок додавання до його складу цементу.

Механічне перемішування ґрунту із цементно-піщаним розчином (цементація)

Застосовують спеціальний шнековий бур із порожнистою штангою, що має отвори по довжині. Через них подається цементний розчин одночасно з роботою шнека, і відбувається його перемішування із ґрунтом. Метод порівняно дешевий та перевірений. Застосовується переважно у вологих ґрунтах.

Струменева цементація

Окремо варто відзначити сучасний підхід до класики: струйну цементацію. Цементний розчин подається по трубі під дуже високим тиском, одночасно пробиваючи місце для ін'єкції та змішуючись із ґрунтом. Потребує застосування спеціальної техніки.

Механічна і струминна цементація цілком застосовні для посилення ґрунтів, на яких вже стоять будівлі, навіть у стиснених умовах. Для цього використовують компактні установки для ін'єкцій (звані джет-палі). Їх можна вводити як вертикально, і під кутом. Роботи проводяться швидко, відносно безшумно та підходять для міських вулиць.

Зміцнення ґрунту по площині (дорожнє будівництво)

Під час будівництва суцільних покриттів застосовують комбіновані методи зміцнення ґрунтів. Через свою довжину місцевістю такі об'єкти можуть охоплювати значні території, і, різний склад основи. Нижче наведені способи завжди використовують у поєднанні з механічним зміцненням.

Змішування із природними гранулами

Зміна властивостей за допомогою додавання гранулометричного чи іншого наповнювача. Залежно стану ґрунту для його стабілізації застосовують різні природні матеріали: щебінь, гравій, пісок, глину, суглинки. Метод порівняно дешевий та екологічний, не потребує хімічних компонентів. Перемішування відбувається у спеціальному шнековому бункері.

Змішування з мінеральними в'язкими

Вапнування - метод, відомий з давніх-давен. Зменшує пластичність та липкість глинистих ґрунтів, робить їх більш стійкими до розмокання. З недоліків – низька морозостійкість. Використовують для підготовки основних (нижніх) шарів доріг.

Змішування ґрунту з органічними в'яжучими

За принципом не відрізняється від описаних вище. Як добавку використовують різні смоли, бітуми, дьогті тверді та рідкі емульсії. Ефект і сфера застосування також приблизно збігаються. З особливостей варто відзначити високу вартість органічного матеріалу (або його синтетичного замінника) та агресивність цих компонентів по відношенню до природного середовища. Тому цей метод сьогодні практично не застосовують.

З трьох описаних технологій практично самостійно можна застосувати перші два. Легкодоступні та відносно недорогі компоненти та елементарна технологія перемішування роблять їх затребуваними і сьогодні. Цілком реально зміцнити ділянку ґрунтової дороги або придворову територію за допомогою звичайного мотокультиватора.

Осушення ґрунтів

Одним з основних факторів слабкості ґрунтів є наявність у їхньому складі води. Видалення вологи з них призводить до значного ущільнення та усунення плинності.

Термічне закріплення або випалення

Ефективно для ґрунтів із вмістом глини. У пробурену свердловину занурюється перфорована труба із жароміцної сталі. Потім нею подаються розігріті гази (гаряче повітря). Зайва волога випаровується, а глині відбувається ефект запікання. Особливість цього методу: для розігріву газів можна використовувати місцеве паливо: вугілля, дрова.

Хімічний метод - змішування ґрунту з хімрозчинами

Найпоширеніший із них - силікатування (силікатизація). Дуже «широкий» метод, полягає у додаванні до складу ґрунту рідкого скла та його розчинів. Його нагнітають по заздалегідь прокладеним трубам, які потім виймають. В результаті такої підготовки ґрунт скам'яніває. Недоліки - все та ж низька морозостійкість, швидке твердіння матеріалу, обмежена сфера застосування. Залежно від складу самого ґрунту підбирають і хімреагенти розчину для роботи.

Електричний метод

І тут використовують явище электроосмоса. Відбувається рух води від плюсу до мінуса. Ефективний для зневоднення ґрунтів.

Схема установки для зневоднення ґрунтів методом електроосмосу: 1 - свердловина із вставленим у неї металевим фільтром; 2 – глибинний насос; 3 – генератор постійного струму; 4 - металевий стрижень

Електрохімічний спосіб

Застосування електроосмосу з додаванням хімрозчинів у заздалегідь прораховані області поля. Це робиться для полегшення проходу води крізь шари та надання руху потрібного напрямку. Енергоємний процес, що вимагає значних витрат електроенергії.

При достатньому рівні знань та наявності необхідних елементів, електроосмос можна зібрати в домашніх умовах. Детальні інструкції зі збирання містяться в технічних довідниках. Електроосмос також застосовують як постійне водовідведення фундаментів.

Армування

При влаштуванні укосів, оформленні берегів та створенні ландшафтів часто використовують сучасний метод: армування полімерними конструктивними елементами. Він ефективний як у рівних горизонтальних поверхнях (дороги, пішохідні доріжки), і за наявності нахилу.

Георешітка

Як правило, це тривимірна конструкція, що складається з полімерних перфорованих стрічок. Дуже міцна стільникова конструкція дозволяє утримувати рух у всіх площинах. У стільники просто засипається будь-який дрібний заповнювач або місцевий ґрунт. Не вимагає трамбування, ущільнення проводиться протокою води. Товщина шару 10-25 см.

Геотекстиль

Застосовують при влаштуванні багатошарових підготовок. Це багатошарове полімерне полотно, по суті, високоміцний фільтр. Він пропускає воду, але не дозволяє шарам змішуватись. У той же час, маючи неабияку міцність, він розподіляє навантаження між шарами. Область застосування геотекстилю: дорожнє будівництво, сільське та міське господарство.

Геосітка

Сприймає навантаження, що розтягують. У ґрунтах застосовується рідко, використовується як арматура тонкого шару і в поєднанні з іншими полімерними матеріалами.

Засівши травою

Декоративний спосіб зміцнення укосів від осипання (крутість не більше 1:1,5). Траву висівають на ущільнені механічним способом незатоплювані укоси. Запобігає розмивам та ерозії.

На присадибній ділянці армувальних елементів ціни немає. З їх допомогою стає можливим створення найфантастичніших ландшафтних конструкцій. Вони також дозволяють створювати (привізні) родючі шари рослин.опубліковано

Передплатіть наш канал Яндекс Дзен!

Якщо у вас виникли питання з цієї теми, задайте їх фахівцям та читачам нашого проекту.

Згідно зі статистикою, основна причина виникнення аварійних ситуацій при експлуатації будівель та споруд – це порушення роботи основ та фундаментів. Зазвичай це пов'язано з відсутністю достовірної інформації про геологічні умови та характеристики ґрунтів майданчика розміщення об'єкта, прийняттям неправильних рішень на стадії проектування та не якісним виконанням будівельних робіт.

Характерними ознаками невідповідності конструкцій основи та фундаментів будівлі необхідним параметрам є тріщини у зовнішніх стінах, цоколі, перекоси дверних та віконних отворів, нерівномірне осідання та інші. Своєчасно виконані роботи з виявлення пошкоджень у конструкціях та посилення дефектних елементів, у тому числі - ґрунтів основи, є умовою надійної та безаварійної експлуатації будівель.

Чому виникає необхідність у покращенні якості основ

Посилення ґрунтів основи може виконуватися як для відновлення експлуатаційних характеристик існуючих споруд, так і для будівництва нових. У першому випадку точні причини порушення роботи будівельних конструкцій визначаються процесі виконання технічного обстеження. Найбільш поширеними серед них є такі:

погіршення геологічних умов майданчика з часом;
збільшення навантажень, що передаються будинком на фундамент, під час виконання реконструкції, надбудови поверхів, встановлення додаткового обладнання;
поява раніше не врахованих навантажень від будівництва нової будівлі поруч із існуючим;
прояв просадних властивостей ґрунту основи при його замочуванні ґрунтовими та поверхневими водами природного та техногенного походження;
вимивання та випирання ґрунту основи при розробці поряд з існуючим фундаментом котловану під нову будівлю;
динамічні та вібраційні навантаження, що виникають при виконанні будівельно-монтажних робіт поруч із існуючим будинком;
промерзання ґрунту в зимовий період;
нерівномірне осадження фундаментних конструкцій;
деформація фундаментів з появою тріщин, відколів, порушенням захисного шару бетону, оголенням та корозією арматури.

При будівництві на нововідведеному майданчику необхідність у посиленні ґрунтів, а також доцільність виконання цих робіт з економічного погляду визначаються за результатами інженерно-геологічних досліджень. Метод посилення ґрунтів приймається в комплексі з технічними рішеннями щодо влаштування фундаментів при проектуванні.

Оцінка стану основ та фундаментів

Комплексне обстеження та оцінка технічного стану конструкцій будівлі (у тому числі основ та фундаментів) виконується для виявлення порушень у їх роботі, обґрунтування причин та визначення можливих наслідків деформацій. За результатами оцінки проводиться вибір найбільш надійних та економічних заходів, що компенсують, що виключають подальший розвиток деформацій. Роботи включають кілька етапів.

Спочатку проводиться вивчення та аналіз наявної розвідувальної та проектної документації, даних попередніх обстежень (якщо такі були). Потім виконується візуальний огляд наземної частини будівлі визначення характеру деформацій (фасади, що несуть стіни, колони). До уваги береться навколишнє оточення: наявність поряд з обстежуваними конструкціями інших споруд, котлованів, автомобільних та залізниць.

У підземній частині будівлі обстеженню підлягають безпосередньо конструкції фундаментів та несуча основа. Для огляду фундаментів та інструментального аналізу матеріалів у контрольних точках по периметру будівлі відриваються шурфи. Глибина шурфу приймається на 0,5 м нижче за підошву фундаменту. В результаті огляду та інструментальних вимірів визначаються геометричні параметри фундаменту, якість матеріалів, стан гідроізоляційного захисту, наявність ушкоджень.

Обстеження ґрунту виконується методом буріння свердловин з відбором та аналізом зразків. Таким чином визначаються залишкові фізико-механічні властивості основи. За підсумками виконаних робіт проводяться перевірочні розрахунки з визначенням реальної несучої здатності ґрунтів та фундаментних конструкцій, видається висновок про її достатність. При виборі варіанта посилення конструкцій фундаментів та ґрунтів приймаються найбільш технічно та економічно обґрунтовані рішення.

Методи посилення ґрунтів основи

На відміну від посилення різних конструктивних елементів будівлі (таких як стіни, колони, фундаменти), типові рішення щодо покращення характеристик ґрунтів основи відсутні. Закріплення здійснюється за індивідуально розробленим проектом із застосуванням принципів конкретного методу. До основних методів посилення ґрунтів відносяться: фізико-хімічні, механічні (ущільнення) та конструктивні.

Фізико-хімічні методи

Найбільш сучасними та високоефективними вважаються фізико-хімічні методи посилення ґрунтів. У тому числі виділяють такі.

Силікатизація- ін'єктування ґрунтів основи розчинами рідкого скла. Розчин подається під тиском до 0,6 МПа попередньо пробурені свердловини через перфоровані труби. Метод використовується підвищення міцності пісків різної крупності, насипних грунтів. У процесі силікатизації навколо кожної свердловини створюється стовп зміцненої основи діаметром до 2 м.

Цементаціявикористовується для закріплення грунтів просадного типу, водопроникних, тріщинуватих скельних порід, лесів, великого піску. Ін'єктування ґрунтів проводиться водоцементним розчином (іноді з додаванням піску) під тиском до 10 МПа. В результаті цементації розчин заповнює пори ґрунту, утворюючи нову, високоміцну основу.

Смолізаціяпередбачає ін'єктування в ґрунти основи синтетичних смол із затверджувачами. Метод використовується для посилення пилуватих, дрібних пісків, супісків та суглинків. Застосовуються вертикальний, горизонтальний та похилий способи встановлення ін'єкторів.

Глінізація, або нагнітання глинистої суспензії, проводиться з метою зниження фільтруючих властивостей піщаної основи. В результаті проникнення глинистих частинок у пори ґрунту відбувається його замулювання і тампонаж із створенням водотривкої зони. Метод використовується при невеликій швидкості течії ґрунтових вод, так як частинки глини можуть виноситися потоком.

Бітумізаціятакож є способом зниження фільтраційних властивостей ґрунту та застосовується при високих швидкостях руху ґрунтових вод. Існують методи гарячої та холодної бітумізації. У першому випадку попередньо пробурені свердловини подається розплавлений бітум, а в другому - бітумна емульсія. В обох випадках результатом є створення водонепроникної зони навколо ін'єктора.

Термічний спосібвикористовується для посилення грунтів, що мають просадні властивості. Суть методу полягає у спалюванні палива у попередньо пробуреній свердловині. Для можливості горіння палива на глибині у свердловину подається повітря. Усунення просадних властивостей ґрунту відбувається під впливом температури від 400 до 800 градусів за Цельсієм. Кожна свердловина дозволяє закріпити масив грунту діаметром до 2,5 м.

Посилення ґрунтів основи конструктивними елементами

Основними конструктивними методами посилення є:

ґрунтові подушки. Метод полягає в заміні слабонесучого ґрунту, розташованого під фундаментом на малостисливий. Як останні використовують пісок, щебінь, деякі види шлаків. При укладанні грунт піддається ущільненню, щоб уникнути його подальшого осаду;
шпунтові огорожі. Метод використовується для запобігання випиранню слабонесучої основи з-під фундаменту. В цьому випадку по периметру фундаменту на мінімальній від нього відстані монтується огорожа з пальових конструкцій. Палі забиваються в шар щільного ґрунту, проходячи наскрізь через слабонесучий.

армування. Спосіб дозволяє підвищити характеристики міцності грунту і усунути просадність. Армування передбачає впровадження до ґрунту додаткових високоміцних елементів, які за спільної з ним роботі забезпечать необхідні характеристики основи. Як армуючі елементи використовуються бетон, залізобетон, грунтоцемент, цементно-піщаний розчин та інші.

протифільтраційні завіси. Метод застосовується для запобігання фільтрації підземних вод через ґрунт основи. Захід здійснюється шляхом заливання тиксотропної суспензії у попередньо підготовлені свердловини. Суспензія готується на основі бетонитової глини, яка здатна поглинати воду у великих кількостях, а після загусання створювати водонепроникний екран.

Механічні методи

Механічні способи посилення ґрунтових основ є різними варіантами їх ущільнення. Розрізняють два основні способи ущільнення: поверхневе та глибинне.

Поверхневе ущільнення проводиться за допомогою трамбування, ковзанок, вантажоущільнюючих машин, вібраторів. Даний спосіб, як правило, використовується при необхідності виконати ущільнення на глибину до 1,5-2 м. Однак, застосування важких трамбувань і трамбуючих машин дозволяє ущільнювати основу глибиною до 10 м. Існують також методи витрамбовування котловану під фундамент трамбовками, що мають форму самого фундаменту.

Глибинне ущільнення ґрунтів здійснюється такими способами:

будову ґрунтових і піщаних паль у насипних ґрунтах, лесах, що мають просадні властивості. Метод передбачає забиття в основу труби, в процесі чого відбувається ущільнення навколишнього ґрунту. Після забивання труба заповнюється піском із пошаровим ущільненням. У міру засипки піску труба поступово витягується з ґрунту. Палі розташовуються в шаховому порядку так, щоб посилені зони ґрунту перекривали одна одну;
віброущільнення з використанням спеціального обладнання – вібраторів, вібробулави. Метод використовується для посилення піщаних водонасичених ґрунтів і полягає у зануренні вібраційного снаряда в товщу ґрунту;
попереднє замочування дозволяє усунути просідання грунту основи. Метод, як правило, використовується при новому будівництві на достатньому віддаленні від існуючих будівель та споруд, оскільки існує небезпека замочити їх основи.

Ще одним способом механічного ущільнення є попереднє обтиснення ґрунтів. Обтискання проводиться шляхом навантаження насиченої водою слабкої основи тимчасовим насипом, в результаті чого вода видавлюється з пір грунту з подальшим його ущільненням. При цьому тиск, створюваний насипом, повинен перевищувати тиск від проектованої конструкції. Обтискання можна зробити і шляхом зниження рівня ґрунтових вод з відкачуванням їх через свердловини або за допомогою організації дренажу.

Висновки

Посилення ґрунтів основи виконується у таких випадках:

за необхідності відновлення коректної роботи несучих елементів існуючої будівлі;
за нового будівництва на майданчику з поганими інженерно-геологічними умовами.

У першому випадку роботи, як правило виконуються в комплексі з посиленням і ремонтом фундаментів і мають обмеження у виборі методів (щоб уникнути впливу на розташовані поруч будівлі). При посиленні ґрунтів на новому майданчику вибір методу визначається лише технічним та економічним обґрунтуванням.

Посилення ґрунтів дозволяє використовувати для нового будівництва земельні ділянки, які мають свідомо низькі інженерно-геологічні показники, а також території, що не підходять для ведення сільського господарства (болота, насипні ґрунти та інші) та інших видів діяльності. Сучасні високотехнологічні способи підвищення несучої здатності підстав дозволяють раціональніше підходити до використання забудовником трудових, територіальних та економічних ресурсів.

Якщо необхідно побудувати будинок на не дуже міцних ґрунтах, необхідно додаткове зміцнення останніх. Зробити це можна за допомогою сполучних матеріалів, до яких відносять, наприклад цемент. Це дозволить збільшити міцність, а також морозо- та вологостійкість ґрунту.

Для правильного вибору сполучної речовини насамперед необхідно визначитися з характеристиками ґрунту. Найбільш ефективними сьогодні є комбіновані сполучні речовини, наприклад, сполуки цементу та бітумної емульсії. Зміцнення можна проводити прямо на місці на досить більшу глибину – близько 50 сантиметрів. Обладнання, яке використовується на сьогоднішній день, дозволяє отримувати однорідну поверхню навіть при роботі з перезволоженим ґрунтом та землею з різними характеристиками.

Серед сполучних матеріалів крім цементу використовують також негашене вапно. Зазвичай таких матеріалів достатньо лише до 10% від маси ґрунту, що зміцнюється. Цементом найчастіше виробляють зміцнення піщаних та глинистих ґрунтів. Посилення, наприклад, важких суглинок, найефективніше робити за допомогою вапна. Вищезгадані матеріали часто комбінуються з бітумною емульсією. Найбільш ефективно така сполука для піщаних ґрунтів, але може застосовуватися практично для будь-якого ґрунту. При цьому кількість емульсії повинна становити не більше 10% маси ґрунту, що зміцнюється. Як добавка до сполучних матеріалів часто використовують хлорид кальцію. При цьому його частка не має перевищувати 1%.

Процес зміцнення

Для правильного зміцнення ґрунту цементом необхідно здійснити такі дії. Для початку планується поверхня основи, після чого визначається правильне дозування використовуваного щебеню або піску, а також сполучної речовини. Змішування верхнього шару ґрунту з вищеописаними речовинами відбувається за допомогою спеціальної ґрунтозмішувальної машини.

При зміцненні ґрунту необхідно керуватися документацією ГОСТ 30491-97 «Суміші органно-мінеральні та ґрунти, укріплені сполучними речовинами для дорожнього будівництва», а також забезпечити вимоги до ґрунту, сумішей та одягу DIN 18 134 та СНіП 2.05.02-85.