Подготовка оснований под фундамент. Часть 3

Для закрепления мелких песков применяют также водный раствор карбамидной смолы в смеси с раствором соляной кислоты. Такую смесь составляют непосредственно перед нагнетанием в инъекторы. Способ этот называют смолизацией. Описанные два способа химического закрепления грунтов широко применяют для укрепления оснований фундаментов существующих сооружений. Во всех случаях при перерывах в работе инъекторы следует извлечь и промыть горячей водой. Насосы и подающие трубы также промывают. По окончании закрепления грунта все скважины тампонируют глиной или местным перемятым грунтом. Термический способ применяют только для закрепления лессовидных и пористых суглинистых грунтов в случаях залегания их выше уровня грунтовых вод. Термическое закрепление является результатом сжигания топлива (газообразного, жидкого, сжиженных газов) непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта.

Сжигают топливо при избыточном давлении нагнетаемого воздуха до 0,115-0,15 мн/м. Закрепление грунта в скважине происходит под действием пламени, а в теле массива - от раскаленных газов, проникающих сквозь поры грунта. В результате вокруг скважины образуется столб обожженного грунта, диаметр которого зависит от продолжительности обжига и количества топлива: за 10-20 суток он может быть доведен до 4-8 м при расходе жидкого топлива 80—120 кг на 1 м скважины и сжатого воздуха до 30-40 м3 на 1 т топлива.

Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 0,6-1 мн/м. Работы по термическому закреплению состоят из следующих процессов: бурения скважин диаметром 10-20 см на заданную глубину; монтажа затвора с камерой сгорания и арматурой для управления подачей топлива и воздуха; герметизации скважин: установки питающих агрегатов; сборки и проверки систем трубопроводов; обжига грунта; демонтажа систем и тампонирования скважин местным грунтом. Бурение осуществляют станками вращательного, ударного и шнекового действия. Жидкое топливо подают под естественным напором высотой 5-8 м, воздух - передвижной турбогазодувкой производительностью до 600 м3/ч под давлением 0,3-0,5 мн/м. Во время обжига температуру в скважине контролируют оптическими пирометрами, а в обжигаемом грунте - термопарами с гальванометром. Температура должна быть не выше 1100°С во избежание оплавления стенок скважины, что закрыло бы доступ газам в поры грунта.

Герметизацию скважин постоянно контролируют, замеряя в них давление газов. При падении давления срочно ремонтируют и усиливают слой заделки либо уплотняют дневную поверхность грунта.

Цементацией закрепляют трещиноватые скальные породы, а также гравелистые и рыхлые песчаные грунты. Цементация состоит из процессов расчистки поверхности грунта, с которой производят закрепление; бурения скважин, их продувания или промывки (в скальных породах); установки ииъекторов; гидравлического опробования скважин; нагнетания инъекционного раствора; извлечения инъекторов. Для цементации используют растворы с водоцементным отношением от 0,4 до 1; расход раствора составляет 20-40% объема закрепляемых пород. Нагнетают раствор через такие же инъекторы, как для силикатизации.

В песчаные и гравелистые грунты инъекторы забивают на величину заходки - высоты вертикальной зоны закрепления. После нагнетания раствора инъекторы углубляют до следующей зоны. Скальные породы также закрепляют зонами, но, закрепив верхнюю зону, инъектор извлекают, а скважину добуривают на глубину очередной зоны, не ожидая схватывания раствора.

Гидравлическим испытанием скважин, проводимым перед началом работ по закреплению, выявляют степень водопоглощения, по которой подбирают состав и консистенцию раствора. Одновременно поверхность частиц грунта увлажняется, что предотвращает осаждение раствора в ближайших к скважине порах и позволяет достичь максимального радиуса закрепления. Раствор перед подачей непрерывно перемешивают. Его нагнетают в инъекторы по напорным шлангам, пользуясь двухпоршневыми насосами двустороннею действия производительностью 100-300 л/мин, развивающими давление 3-8 мн/м. Если при гидравлическом испытании скважины легко поглощают воду, возможно прямое нагнетание раствора. Если же при давлении 0,2-0,3 мн/м вода поглощается медленно, скважины подключают к кольцевому трубопроводу, в котором насосная установка создает непрерывное движение раствора по замкнутому кольцу, чем предотвращается осаждение раствора в системе трубопроводов. Нагнетание ведут непрерывно до достижения отказа. Отказом считают расход раствора в объеме до 0,5 л/мин, который удерживается при заданном проектом давлении не менее 20 минут.

Глубинное уплотнение грунтовыми сваями применяют для уплотнения оснований из насыпных и просадочных грунтов. При этом уплотнение достигается за счет вытеснения грунта в стороны при продавливании или пробивке скважины, а также расширении скважин-шпуров энергией взрыва. Готовые скважины заполняют грунтом с послойным уплотнением, что позволяет создать уплотненный слой толщины от 5 до 25 м.

Для достижения проектной плотности грунта грунтовые сваи размещают в шахматном порядке по вершинам равностороннего треугольника на расстоянии, обеспечивающим смыкание зон и образование уплотненного массива грунта. Глубинное уплотнение станками ударно-канатного бурения допускается при природной влажности, а с использованием взрыва - только при оптимальной влажности. При этом вначале указанными станками бурят скважины диаметром 0,5 м, а затем в них засыпают грунт, в качестве которого используют супеси и суглинки, имеющие оптимальную влажность. Для засыпки грунта в скважину используют своеобразнук бадью, изготовленную из отрезка трубы диаметром 522 мм, длиной до 500 мм. Каждую порцию грунта в скважине трамбуют при этом масса ударной части должна быть не менее 2 т. Набивку скважины ведут до ее полного заполнения. При этом скважины следует устраивать через одну, а пропущенные - только после засыпки и послойного уплотнения ранее пройденных.

Отметку дна котлована назначают с учетом последующей частичной срезки буферного слоя или его доуплотнения. При промерзании верхнего слоя основания более 0,2 м мерзлый грунт необходимо проходить шнековыми бурами или производить электропрогрев грунта. Засыпаемый в скважины грунт не должен содержать мерзлых включений грунта.

Для глубинного уплотнения оснований может быть использован метод винтового продавливания скважин, в основу которого положен способ образования скважин в грунте спиралевидными снарядами. При проходке скважин грунт не извлекают, а скважину расширяют до проектного диаметра путем непрерывного уплотнения грунта с помощью радиально направленных сил, создаваемых снарядом, который погружают в грунт вращением и осевым давлением.

При использовании этого метода вначале спиралевидным снарядом проходят скважину, которую заполняют грунтом с его уплотнением, причем дважды. Расстояние между скважинами определяют исходя из условий обеспечения совместной работы в массиве основания, а также необходимой его несущей способности. При использовании такой технологии повышается устойчивость стенок скважин, что позволяет в некоторых случаях сократить затраты труда и материалов на выполнение работ по глубинному укреплению.

<<<В начало К части 2 Далее>>>