Общие сведения о методах искусственного закрепления грунтов.

Совокупность воздействий, в результате которых повышается прочность грунта, он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, представляет собой искусственное закрепление грунтов.

Закрепляют грунты для создания вокруг разрабатываемых вы­емок водонепроницаемых завес и повышения несущей способности грунтовых оснований. В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, требуемой степени и назначения закрепления существуют следующие способы искусственного за­крепления грунтов: замораживание, цементация, битумизация, хи­мический, электрохимический, смолизация и др.Замораживание грунтов применяют в сильноводонасыщнных грунтах (плывунах) при разработке глубоких выемок. Для этого по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенные между собой трубопроводом, по которому на­гнетают специальную жидкость — рассол (растворы солей с низкой температурой замерзания), охлажденный холодильной установкой до — 20...—25°С (рис. 1).

Охлаждающие иглы состоят из наружных труб, закрытых и за­остренных снизу, и внутренних, вставленных в них коаксиально и открытых снизу. Рассол поступает во внутреннюю трубу, а в ниж­ней части колонки переходит в наружную трубу, по которой подни­мается вверх, после чего направляется к следующей колонке. Окру­жающий грунт замерзает концентрическими цилиндрами с посте­пенно увеличивающимися диаметрами. Эти цилиндры смерзаются в сплошную стенку мерзлого грунта, которая выполняет функцию ограждения временной выемки.

Рис.1. Схема искусственного замораживания грунтов: 1 — охлаждающая колонка; 2—заморажи­вающая труба; 3 —питающая труба; 4 — патрубок для подсоединения к холодильной установке; 5 — замороженный грунт	Рис.2. Схема установки для химического закрепления грунтов: а - установка; б - инъектор; 1- распреде­лительный напорный коллектор; 2 - насос; 3 — емкость для раствора; 4 — инъектор: 5 — массив закрепленного грунта; 6 — сла­бый грунт; 7 - прочный подстилающий грунт; 8 - наголовник; 9 - глухие звенья; 10 - перфорированное звено (с отверстиями диаметром 1...3 мм); 11 - наконечник

 

Способ замораживания имеет следующие недостатки: времен­ное сохранение эффекта (на период действия замораживающей установки), длительный процесс естественного оттаивания, повы­шение влажности грунта за счет миграции воды из теплых слоев грунта к охлажденным (под действием градиента температур) и др. Однако технология замораживания и технические средства для ее выполнения достаточно отработаны, и поэтому, несмотря на указанные недостатки, этот способ широко используют.

Цементация и битумизация заключаются в инъецировании соот­ветственно цементного раствора или разогретых битумов в пористые грунты с высоким коэффициентом фильтрации, а также в трещино­ватые скальные породы.

Химическим способом закрепляют песчаные и лессовые грунты нагнетанием в них через инъекторы химических растворов.

Химический способ может быть двух- и однорастворный. Двухрастворное закрепление состоит в последовательном нагнета­нии в грунт сначала водного раствора силиката натрия (Na2Si03), а затем хлористого кальция (СаОг). Растворы вступают в реак­цию и образуют гель кремниевой кислоты (nSi02mH20), который обволакивает зерна грунта и, твердея, связывает их в монолит. Этот способ применяют в достаточно хорошо дренирующих грунтах (коэффициент фильтрации 2...80 м/сут). При этом прочность грун­та достигает 1.5...3 МПа.

Однорастворное закрепление (смесь силиката натрия и отвердителя) используют для слабодренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,3 м/сут. Прочность закрепленного грунта 0,3...0,6 МПа.

Раствор при химическом закреплении нагнетают специальными трубами-инъекторами (рис. 2), погружаемыми раздельно или пакетами по 5 шт. Расстояния между инъекторами принимают в за­висимости от вязкости раствора и типа грунта, уточняют экспери­ментально.Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грун­ты. Заключается он в пропуске через грунт постоянного электричес­кого тока с напряженностью поля 0,5... 1 В/см и плотностью тока 1... 5 А/м2. При этом глина осушается, сильно уплотняется и те­ряет способность к пучению.Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током в грунт вводят через трубу, являющуюся катодом и служащую инъектором, растворы химичес­ких добавок, увеличивающие проводимость тока (силикат натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.). Благодаря этому ин­тенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

26. Сущность строительного водопонижения. Открытый водоотлив и дренаж.

Строительное водопонижение производится при разработке котлованов, траншей, проходке тоннелей и шахт в водонасыщенных грунтах и осуществляется при помощи глубинных и вакуумных насосов.

Применяемые способы водопонижения исключают нарушение природных свойств грунтов в основании возводимых сооружений, обеспечивают устойчивость откосов устраиваемой земляной выработки и сохранность расположенных вблизи от выработки наземных и подземных сооружений..

Водопонижение грунтовых вод искусственным методом является в ряде случаев неотъемлемой частью строительных работ, направленных на защиту наземных и подземных строений, при сооружении котлованов в водонасыщенных грунтах. Благодаря водопонижению уменьшается вероятность прорыва подземных вод в подвальные помещения возводимых зданий.

Работы по строительному водопонижению производятся с помощью специального оборудования или иной специальной техники, позволяющих произвести грунтовое осушение в различных условиях.

Строительное водопонижение иглофильтрами достаточно часто необходимо в грунтах с особенными условиями, к примеру, в водоносных песках, являющихся довольно однородными по составу.

Поверхностный водоотвод. Вода на строительной площадке может быть поверхностной и грунтовой.
Если постоянные водоотводные сооружения на строительной площадке не предусмотрены, то для защиты котлованов от ливневых и та­лых вод сооружают нагорные канавы (рис. 6).

Рис. 6. Водоотвод с помощью нагорных канав:
1 - котлован; 2 - нагорная канава

Располагаясь с повышенной нагорной стороны, они отводят поверхностные воды в сторону от котлована.

Размеры канав, уклоны их дна и способы укрепления откосов зависят от расхода воды и скорости течения; последняя не должна превосходить значений, даваемых в технических условиях на производство и приемку строительных и монтажных работ.

Открытый водоотлив. Производство земляных работ усложняется, если выемка грунта происходит ниже горизонта грунтовых вод. Отвод воды в этом случае производят непосредственным откачиванием воды по мере углубления котлована. Дно котлована разрабатывают с некоторым уклоном iк приямку, называемому зумпфом, откуда вода удаляется с помощью насоса (рис. 7).

Рис. 7. Открытый водоотлив:
1 - зумпф; 2-всасывающий рукав; 3 - насос; Г. Г. В - горизонт грунтовых вод;
h - глубина котлована

Откачивание производится непрерывно или периодически в зависимости от притока воды. При больших притоках котлован ограждается дощатыми, брусчатыми или стальными шпунтами в зависимости гидрогеологических условий на участке работ.

Открытый водоотлив имеет ряд существенных недостатков (затруднение механизированной выемки и снижение прочности грунта, удорожание работ за счет устройства ограждений и пр.), что ограничивает его распространение.

Дренажи. При наличии высокого уровня грунтовых вод осушение строительной площадки целесообразно производить с помощью дренажей - открытых или подземных водостоков.

Распространенный тип закрытого дренажа - глубокая траншея, заполненная хворостом, щебнем, крупным песком и другими фильтрующими материалами. На дно траншеи укладывают крупный гравий или щебень диаметром до 50 мм; сверху его покрывают более мелким гравием диаметром 6-8 мм, который засыпают крупным песком. Для защиты от загрязнения на песок укладывают слой мха или торфа. Чтобы предохранить дренаж от действия поверхностных вод, сверху на глубину не менее 0,5 м траншею заполняют глиной.

При больших притоках воды дренажи устраивают из керамических, бетонных или деревянных труб. На дне траншеи, вырытой в водопроницаемом грунте, расстилают слой глины, на который укладывают трубу, затем все это засыпают песком, гравием или другим дренирующим материалом. Для доступа воды дренажные трубы изготовляют с отверстиями. В случае применения труб без отверстий, их укладывают с зазорами в стыках величиной 2-3 см.

Виды дренажей показаны на рис. 8.

Рис. 8. Виды дренажей:
а - с гравийно-песчаным заполнением; б - с трубой; 1 - крупный гравий; 2 - мелкий гравий; 3 - песок; 4 - торф или мох; 5 - глина; 6 - труба

Ширину дренажных траншей при глубине до 2,5 м устанавливают 0,8 м; при глубине от 2,5 до 6 м наименьшая ширина должна быть от 0,8 до 1,0 м и при глубинедо12м -

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: