1.Основные понятия и определения в фундаментостроении - грунт, основание, фундамент и его элементы (стр. 18 )

Рис. 12.5. Уплотнение грунта статической нагрузкой: 1 — пластовый дренаж; 2 — насыпной грунт; 3 — вертикальные дрены (стрелки показывают направления отжатая, воды); 4 — слабый грунт; 5 — плотный грунт; 6 — бумажный кожух; 7 — пластмассовая лента

При использовании водопонижения при пологой депрессионной кривой уровень грунтовых вод может понижаться на большой площади, вызывая уплотнение грунтов далеко за пределами предполагаемой территории застройки, что может привести к нежелательным дополнительным осадкам уже существующих зданий и подземных коммуникаций. Поэтому в условиях городского строительства этим методом следует пользоваться только после соответствующего обоснования или применять шпунтовое ограждение уплотняемой зоны.

56.Цементация грунтов. Цементно-грунтовые смеси в строительстве

Цементация грунтов применяется для закрепления скальных обломочных отложений, галечниковых отложений, рыхлых средне и крупнозернистых песков, а также для заполнения карстовых пустот.

Цементация — это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Когда процесс нагнетания заканчивается, сваи вынимают. Цементация подходит только для уплотнения крупных и средних песков.

 

Рис. 9. Принципиальная схема цементации (закрепления) основания под фундаментом, реконструируемого сооружения с использованием «манжетной» технологии. 1 – инъектор: 2 – гидравлический разрыв, заполненный цементным раствором; 3 – закрепленный массив основания.

Струйная цементация грунтов (jet-grouting) - метод закрепления грунтов, основанный на одновременном разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора. В результате струйной цементации в грунте образуются цилиндрические колонны диаметром 600-2000 мм.
Порядок производства работ:
1. бурение лидерной скважины диаметром 112-132 мм до проектной отметки (прямой ход)
2. подъем буровой колонны с вращением и одновременной подачей струи цементного раствора под давлением до 500 атм. (обратный ход)
3. погружение в тело незатвердевшей грунтобетонной колонны армирующего элемента
После твердения грунтоцементной смеси в грунте образуется новый материал – грунтобетон. В зависимости от типа грунта и расхода цемента на 1 м3 укрепляемого грунта, прочность на сжатие грунтобетона может изменяться в широком диапазоне.
Преимущества технологии струйной цементации грунтов:
• Высокая скорость работ за счет малого диаметра бурения скважин
• Выполнение работ в стесненных условиях (высота от 2 м, ширина от 1,5 м)
• Отсутствие динамических воздействий.
• При ограждении котлованов (подпорных стен) конструкция из грунтобетонных свай выполняет несколько функций:
- воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки
- является вертикальной противофильтрационной завесой
С помощью технологии струйной цементации грунтов возможно решение следующих задач:
• Подпорные стены и ограждение котлованов;
• Усиление всех типов фундаментов;
• Противофильтрационные завесы и экраны;
• Армирование грунтов и геомассивов;
• Закрепление грунтов при проходке тоннелей и строительстве автодорог;
• Укрепление откосов и склонов;
• Закрепление грунтов в основании проектируемых фундаментов с целью повышения прочностных и деформационных характеристик;
• Разъединительные стенки влияния деформаций;
• Устройство буровых свай;
• Контролируемое заполнение подземных выработок и карстовых пустот;
• Заглубление подвалов и надстройка зданий;
Данная технология также позволяет выровнять прочностные и деформационные свойства грунта, внедрением в него армирующих элементов. При этом грунт и внедренные в него грунтобетонные сваи рассматриваются как единый геотехнический массив. Грунтоцемент

Как видно из названия этот материал состоит из грунта и цемента. Если в цементобетоне содержится до 25% цемента, то в грунтоцементе всего 10-12%. Если учесть, что основную по массе составляющую грунтоцемента – грунт – не надо приобретать, то стоимость грунтоцемента окажется в 2-3 раза ниже, чем цементобетона.

Конечно, грунтоцемент не так крепок, прочность его не достигает и половины прочности цементобетона. Но этого в большинстве случаев вполне достаточно для пешеходных дорожек и проездов для легковых автомобилей. По внешнему виду грунтоцемент мало чем отличается от обычного грунта, поэтому такое покрытие дорожек не портит внешний вид участка.

Грунтоцементные покрытия, рассчитанные только для передвижения пешеходов, могут иметь толщину 10 сантиметров. Для проезда легкового автомобиля толщину покрытия надо увеличить до 13-15 сантиметров. Слой грунтоцемента, предназначенный для стоянки легкового автомобиля в гараже или на открытом воздухе, должен иметь толщину не менее 16 см. Если по грунтоцементному покрытию возможен проезд одиночных грузовых автомобилей или тракторов, его делают толщиной 20 см. Для сурового климата толщину покрытий увеличивают на 3-4 см. По технологическим соображениям толщина слоя грунтоцемента никогда не должна быть меньше 10 см.

Сегодня цементно грунтовые смеси используются довольно широко. Особенную популярность цементно грунтовые смеси приобрели в строительстве объектов, подвергающихся коррозии и влиянию влаги. Качественная цементно грунтовая смесь позволяет оградить объект от воздействия агрессивных природных сред.

57.Битумизация грунтов. Сущность способа и области применения.

Для предотвращения фильтрации воды в котлован сквозь скальные, полускальные и гравелисто-песчаные грунты применяются битумизация и глинизация. При битумизации в грунты нагнетается жидкий битум (тампонаж) в горячем или холодном состоянии. Горячая битумизация применяется преимущественно в кавернозных скальных трещиноватых породах при большой скорости грунтовых вод в качестве вспомогательного способа к цементации грунтов.
Для нагнетания горячего битума в грунт бурят скважины диаметром 80—100 мм по контуру котлована на расстоянии 0,7—1,0 м одна от другой.
Каждую скважину необходимо заглубить до водоупора или на глубину, превышающую заложение котлована на 60—100 см, а затем ее прочистить и промыть. В буровую скважину опускают трубу — инъектор (d=40 мм) с перфорированными отверстиями (d=15 мм), через которые битум проникает в скважину. В скважине ниже зоны подлежащей битумизации, устраивают пробку (тампон) из цемента или дерева. Горячий битум при температуре 200—220°С подается в скважину с помощью насоса под давлением до 8 am и заполняет трещины породы.
Для поддержания в буровых скважинах битума в расплавленном состоянии при температуре 180—220° С в инъекторе на специальных фарфоровых изоляторах закрепляется металлический стержень соединенный с сетью постоянного электрического тока.
Ввиду того что горячий битум не может проникнуть в трещины размером менее 1 мм, горячая битумизация сочетается с холодной. Успешность применения холодной битумизации зависит от степени измельчения частичек битума в эмульсии. По данным , битумная эмульсия достаточно хорошо проникает в песок при условии, что диаметр частицы битума в эмульсии будет примерно в 4—5 раз меньше диаметра пор и в 35—45 раз меньше среднего размера зерен песка. Поэтому для битумизации средне - и мелкозернистых песков применяются высокодисперсные эмульсии с частицами размером от 1 до 3 мк. В более крупнозернистых породах этот размер может быть до 30 мк.
Способ холодной битумизации, заключающийся в нагнета­ний в грунт через скважины тонкодисперсных битумных эмуль­сий, применяется для уплотнения скальных пород с тонкими тре­щинами и песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации от 10 до 120 м/сут, причем при уплотнении крупного песка применяют битумную эмульсию 50%-ной концентрации, а мелкого песка - битумную эмульсию 25-30%-ной концентрации. В процессе ко­агуляции битумных частиц, вызываемой электролитами, введен­ными в смесь в количестве 0,05-0,1% массы битума, они запол­няют поры и трещины грунта, придавая  ему  водонепроницаемость. Прочность заполненного битумной эмульсией песка может быть увеличена добавкой в нее глины и вяжущих (цемента).

58.Силикатизация грунтов. Сущность способа и области применения.

Введение в грунт силикатных растворов для придания ему прочности, водонепроницаемости.

 Процесс химического закрепления заключается в следующем: в грунт под давлением через скважины или специальные устройства (инъекторы) нагнетается водный раствор клеящего вещества (как правило, силиката натрия или «жидкого стекла») или смолы. После застывания раствора грунт образует однородный и достаточно твердый массив. В зависимости от использованного клеящего вещества процесс закрепления грунта называется силикатизацией или смолизацией. Клеевое закрепление грунта может производиться путем создания сплошного грунтового массива под всем зданием (или сооружением) или путем формирования отдельных закрепленных участков грунта под основанием фундамента и прилегающими к нему зонами. Например, при строительстве метро с помощью клеевых методов закрепляют грунт под фундаментами зданий и сооружений, расположенных на небольшом расстоянии от строительства тоннеля.

Состав, концентрация и количество клеевого раствора определяются с учетом:

физико-механических свойств грунта;

гидрогеологических условий на закрепляемом участке;

размеров закрепляемого участка;

сейсмической категории зоны строительства.

Процесс склеивания грунтов может осуществляться:

последовательно – сначала в грунт закачивается клей (жидкое стекло или водный раствор смолы), потом – отвердитель;

одномоментно – клей и отвердитель смешиваются до начала процесса, и получившаяся смесь закачивается в грунт.