Глубинное уплотнение

В случае если поверхностного уплотнения грунтов недостаточно, применяется глубинное уплотнение, оно осуществляется на всю глубину активной зоны, влияющей на осадку фундамента. Чаще всего производится уплотнение водонасыщенных песчаных грунтов и про- садочных грунтов.

Уплотнение грунтов пробивкой скважины

Для уплотнения грунтов в уплотняемом массиве пробивают ударным способом скважины. Вытесненный при пробивке грунт перемещается в стороны от центра скважины и создает вокруг скважины уплотненную зону, а скважины засыпаются грунтом с послойным уплотнением ударами снаряда, которым пробивалась скважина. Данный метод применяют в насыпных и просадочных грунтах.

Уплотнение грунтов предварительным замачиванием

Просадочные грунты при замачивании самоуплотняются, это и положено в основу данного метода. Этот метод наиболее целесообразен на вновь застраиваемых территориях. Для уплотнения на площадке бурятся скважины, которые засыпаются песком, и в песок подается вода до тех пор, пока не произойдет замачивание грунта на необходимую глубину.

Для полного устранения просадочных свойств грунтов метод предварительного замачивания следует применять в комплексе с другими методами, например с уплотнением грунта тяжелыми трамбовками.

Закрепление грунтов

При закреплении грунтов твердые частицы грунта связываются между собой при помощи химических растворов. Наряду с увеличением прочности и устойчивости грунтов, химическое закрепление уменьшает их водопроницаемость и чувствительность к изменению влажности. С помощью химического закрепления возможно выполнять усиление существующих фундаментов, укреплять просадочные грунты, создавать водонепроницаемые завесы.

Метод силикатизации

Силикатизация грунтов выполняется тремя способами: двухрастворным, однорастворным, газовым.

При двухрастворном способе в грунт поочередно нагнетаются через перфорированную трубу (инъектор) растворы силиката натрия (жидкое стекло) и хлористого кальция, которые вступают в химическую реакцию, и образуется гель кремниевой кислоты. Это приводит к быстрому и прочному закреплению грунтового основания (рис. 11.11).

Инъекционное закрепление грунтов

Рис. 11.11. Инъекционное закрепление грунтов: а) при одиночной заходке; б) при выполнении закрепленного массива;

1 — инъектор или инъекционные скважины; 2 — расчетный массив закрепления; 3 — действительный массив закрепления

Сущность однорастворного способа состоит в том, что в грунт через систему инъекторов нагнетается один раствор силиката натрия. Под влиянием химической реакции между раствором силиката натрия и солями грунта выделяется гель кремниевой кислоты, в результате чего грунт прочно закрепляется и приобретает водоустойчивость.

В лессовых грунтах при влажности 17% и более применяют газовую силикатизацию. Она заключается в том, что в качестве отверди- теля жидкого стекла используется диоксид углерода С02 (в грунт под небольшим давлением через инъекторы подают диоксид углерода, а затем раствор силиката натрия).

При закреплении грунта с поверхности должен быть оставлен слой незакрепленного грунта 1 —1,5 м. Число и расположение инъекторов назначаются проектом. Погружение инъекторов осуществляется следующими способами: забивкой, если выше области закрепления залегают грунты, не содержащие крупных включений (крупного гравия или щебня, строительного мусора и т.п.); опусканием в предварительно пробуренные скважины с применением обсадных труб, если выше области закрепления массива залегают плотные глины, крупнообломочные грунты и погружение инъекторов забивкой на заданную глубину невозможно. Пространство между обсадной трубой и инъектором тампонируется песком или влажной глиной. Глубина погружения: забивкой — до 15 м; при опускании в скважины — более 15 м.

По окончании работ по закреплению грунтов проводится контроль качества закрепленного грунта (через отбор образцов с последующим испытанием в лаборатории, прощупыванием, забивкой инъекторов, нагнетанием воды, наблюдением за режимом грунтовых вод ит.п.).

Закрепление грунтов синтетическими смолами

Суть метода заключается в том, что в грунт через систему инъекторов (или скважин) нагнетаются синтетические смолы с отверди- телем; наиболее приемлема для упрочнения грунтов карбамидная (мочевиноформальдегидная) смола с различными отвердителями. Эта смола легко растворяется в воде, твердеет при невысокой температуре, имеет относительно низкую стоимость.

Цементация грунтов

Цементация грунтов представляет собой заполнение пустот, трещин, крупных пор в крупнообломочных грунтах цементным или цементно-глинистым раствором, который, твердея, образует цементный камень. Цементация позволяет увеличить прочность и водонепроницаемость грунтов. Используется в грунтах, имеющих поры, трещины, пустоты, размер которых значительно превосходит размер зерен цемента. Цементный раствор закачивается через инъекторы (аналогично силикатизации), перед подачей цементного раствора через инъекторы подают воду, которая смачивает зерна грунта и вымывает мелкие частицы, освобождая поры.

Битумизация грунтов

Битумизацию грунтов применяют при больших скоростях фильтрации в трещиноватых скальных и полускальных породах, т.е. в условиях, когда исключается применение цементации. Для битумизации используют горячий битум или битумную эмульсию (холодная битумизация).

Способ горячей битумизации состоит в том, что расплавленный битум нагнетается через пробуренные скважины и, остывая в породе, придает ей водонепроницаемость. Способ холодной битумизации применяется для закрепления песчаных грунтов. В грунт нагнетается битумная эмульсия.

Оба способа (горячей и холодной битумизации грунтов) имеют ряд существенных недостатков и широкого распространения не получили.

Термическое закрепление грунтов

Этот способ применяется для закрепления лессовых грунтов и неводонасыщенных глинистых грунтов. Сущность метода состоит в преобразовании структурных связей между частицами грунта под воздействием высоких температур. В результате закрепления устраняются просадочные свойства грунта, возрастает их прочность и водостойкость.

Термическое закрепление грунтов выполняется двумя способами: нагнетанием в пробуренные скважины горячего воздуха при температуре 600—800 °С или сжиганием в скважине топлива (газа, мазута, солярового масла), что создает температуру 700—900 °С.

Диаметр скважин принимается 10—20 см, а глубина зависит от слоя грунта, подлежащего укреплению, и колеблется в пределах

6— 15 м.

Обжиг грунта проводится в течение 5—10 дней, его начинают вести с нижней части скважины и последовательно перемещают вверх, что достигается посредством опускания в скважину специального регулятора (трубы с асбестовым сальником).

В искусственных основаниях изменяются механические свойства грунтов. Расчет фундаментов на искусственных основаниях следует производить с учетом непосредственных испытаний грунтов, выполняемых после их уплотнения или укрепления. При этом определяются необходимые для расчетов параметры, в том числе сцепление, угол внутреннего трения, модуль деформации. Предварительные значения механических характеристик грунтов искусственных оснований можно определять по соответствующим таблицам, приводимым в нормативной и справочной литературе.

Независимо от примененных методов улучшения оснований основные положения по их расчету аналогичны расчетам естественных оснований.

Примеры расчета

Пример 11.1. Определить плотность сложения мелкого песка, который имеет коэффициент пористости е = 0,7.

Решение

По табл. 11.4 определяем, что песок мелкий относится к пескам средней плотности, так как значение коэффициента пористости е находится между величинами 0,6—0,75.

Пример 11.2. Уточнить название грунта, имеющего число пластичности 1р = 9; показатель текучести IL = 0,55.

Решение

По табл. 11.1 определяем, что грунт относится к суглинкам, так как имеет число пластичности Iр, находящееся между значениями

7— 17; по табл. 11.2 устанавливаем, что суглинок мягкопластичный, так как показатель текучести суглинка /, имеет значение между 0,5— 0,75.

Пример 11.3. Определить напряжение от собственного веса грунта на глубине подошвы фундамента d{ = 2,0 м и на глубине 5 м. Состав грунтов и их удельные веса — см. рис. 11.12.

Состав грунтов — к примеру 11.3

Рис. 11.12. Состав грунтов к примеру 11.3

Решение

1. Напряжения на глубине подошвы фундамента от собственного веса грунта

Напряжения на глубине 5,0 м от поверхности грунта

Пример 11.4. Определить расчетное сопротивление грунта RQ для глины с коэффициентом пористости е = 0,7, показателем текучести /, = 0,4.

Решение

Расчетное сопротивление грунта R0 определяем по табл. 11.8, и так как значения коэффициента пористости и показателя текучести не совпадают с приведенными в таблице значениями, следует выполнять двойную интерполяцию. Двойную интерполяцию (по коэффициенту пористости и по показателю текучести) можно производить по формуле

где е и IL характеристики грунта, для которого ищется значение R0; е{ие2 соседние значения коэффициента пористости в интервале, между которыми находится коэффициент пористости для рассматриваемого грунта; RQ(10) и /?0(1 1} — табличные значения RQ для е] при IL = 0 и IL = 1 соответственно (табл. 11.8); /?0(2 0) и /?0(2|} — табличные значения R0 для е2 при IL = 0 и IL = 1 соответственно.’

Если значение коэффициента пористости е совпадает с приведенным в таблице, то определяется по формуле

  • 1. Для глины со значениями пористости и показателем текучести е = 0,7, IL = 0,4 по табл. 11.8 выписываем соседние значения коэффициентов пористости: ех = 0,6, е2 = 0,8 (величина е = 0,7 лежит в промежутке от 0,6 до 0,8).
  • 2. Выписываем из табл. 11.8 значения 0) = 500 кПа, Ящ „ = = 300 кПа, /?0(2 0) = 300 кПа, Я0{21} = 200 кПа; вычисляем значение расчетного сопротивления RQ:

Пример 11.5. Определить расчетное сопротивление грунта по следующим данным: размеры подошвы отдельно стоящего фундамента а = b = 1,3 м. Отношение длины здания к высоте L/H = 4. Глубина заложения фундамента d{ = 1,5 м. Основанием фундаменту служит слой суглинка, имеющий следующие характеристики: е = 0,75; IL = = 0,4; у = 19,5 кН/м3.

Решение

1. По табл. 11.6 устанавливаем удельное сцепление и угол внутреннего трения суглинка:

  • 2. Находим коэффициенты ус1, ус2 (табл. 11.9): ус1 = 1,2; ус2 = 1,0.
  • 3. Выписываем из табл. 11.10 коэффициенты: М= 0,56; М = 3,24; Мс = 5,84.
  • 4. Определяем расчетное сопротивление грунта по формуле (11.13), при этом принимаем значения:
    • к= 1,1 (так как сцепление и угол внутреннего трения определены по таблице, а не в результате испытаний грунта);
    • kz= 1,0 (так как ширина фундамента менее Юм);
    • d.= 0 (для зданий без подвала);
    • • уп = y'j = у = 19,5 кН/м3 (так как грунт выше и ниже подошвы фундамента одинаковый).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >