ТПС - это качество и надежность

г. Санкт-Петербург, шоссе Революции, дом 52, офис 4

  +7(812)242-59-89
   tps-lab@mail.ru
Главная \ Методы повышения несущей способности грунтовых оснований

Методы повышения несущей способности грунтовых оснований

Многие грунты в своем природном состоянии по своим свойствам не отвечают тем или иным требованиям строительства. Они могут быть недостаточно прочными, неводостойкими, переувлажненными, рыхлыми, трещиноватыми, с большим содержанием органического материала и т.д.

Во всех этих случаях появляется потребность в определенном преобразовании грунтов и придании им тех или иных необходимых для строительства свойств. Решением вопросов улучшения свойств грунтов занимается специальное направление инженерной геологии – техническая мелиорация грунтов. Существуют два основных пути получения улучшенных грунтов - уплотнение (изменение физическим воздействием) и закрепление (изменение физико-химическим воздействием).

Под грунтами, измененными физическим воздействием, понимают природные грунты, в которых техногенное воздействие (уплотнение, замораживание, тепловое воздействие, оттаивание и т.д.) изменяет строение и фазовый состав. Под грунтами, измененными физико-химическим воздействием, понимают природные грунты, в которых техногенное воздействие изменяет их вещественный состав, структуру и текстуру. Например, при уплотнении дисперсных грунтов происходит уменьшении их пористости, увеличивается количество контактов между частицами. Это приводит к увеличению общей прочности грунтового основания и уменьшении его сжимаемости. Грунты уплотняются как с поверхности (катками, тяжелыми трамбовками, вибрацией, замачиванием), так и в глубине толщ (грунтовые сваи, взрывы, замачивание и т. д.).

При закреплении увеличивается прочность грунтов за счет повышения прочности контактов между отдельными частицами грунта или грунтовыми агрегатами путем:

  • Склеивания частиц различными химическими веществами (силикатизация, цементация и другие методы);
  • Спекание частиц друг с другом (при обжиге грунтов, применение СВЧ- сверхвысоких частот);
  • Создания ледовых контактов (замораживание грунтов);

Армирование грунтового массива (применение различных типов синтетических материалов) и т.д.

Для упрочнения скальных и полускальных трещиноватых грунтов используют в основном закрепляющие методы – цементацию, битумизацию, глинизацию и др. Улучшение свойств дисперсных грунтов производятся всеми методами, как закрепления, так и уплотнения. Для крупнообломочных грунтов используют силикатизацию, цементацию, битумизацию, замораживание (при небольших значениях коэффициентов фильтрации); для песчаных грунтов – силикатизацию, термическую обработку, смолизацию, кольматацию, замораживание, виброуплотнение, трамбование, укатку, замачивание (для лессов), замораживание и др.; для связных органоминеральных и органических грунтов (илы, торф, заторфованные грунты) – электроосмос, электрохимическое закрепление, замораживание, гравитационное уплотнение и др.

Все известные методы имеют различную сферу использования: одни методы применимы только в предпостроечный период; а другие как в предпостроечный период, так и во время строительства и эксплуатации объекта. Ряд способов улучшает свойства грунтов только на поверхности земли и до небольшой глубины, например трамбование, уплотнение грунтов укаткой. Другие методы дают возможность уплотнять грунты в глубине грунтовых толщ (силикатизация, термический обжиг). Существуют методы, которые способны улучшить свойства грунтов, как на поверхности, так и в глубине грунтовых массивов, например виброуплотнение.

Иногда вопросы улучшения свойств грунтовых оснований могут быть решены только на основе использования рационального технологического процесса укрепления грунтов цементом, известью, вяжущими материалами, иногда уплотнением грунтов специальными высокопроизводительными машинами, иногда регулированием водного режима грунтов оснований при помощи дренажного устройства.

Улучшение свойств грунтов в ряде случаев осуществляется после предварительного нарушения природных структурных связей (трамбование, укатка), а в других случаях это достигается при сохранении этих связей (силикатизация, химическая обработка).

Выбор оптимального способа укрепления в огромной мере зависит и от диапазона изменения свойств грунтов в течение года, особенно в районах с морозной зимой. Сезонные колебания температуры и влажности внешней среды обуславливают изменение свойств грунтов и формирование в конструкции покрытия соответствующих деформаций и напряжений, которые являются причиной разрушения и выхода их из строя.

Под влиянием изменения в течение года температуры воздуха и выпадения атмосферных осадков содержание влаги, а, следовательно, и показатель прочности поверхностных слоев грунтов резко изменяется. Периоды значительного переувлажнения поверхностных слоев грунта и снижения их сопротивления нагрузкам носят название распутицы.

В этом случае обоснование способа улучшения свойств грунтовых оснований усложняется тем, что большинство из существующих методов дает хорошие результаты лишь в сухое время года и неприемлемо во время распутиц (укрепление грунтов скелетными и грунтовыми добавками, гигроскопическими солями, органическими вяжущими материалами, фурфурол-анилиновой смолой и т.д.); или требует существенного изменения в технологии работ, поскольку хорошее перемешивание переувлажненного грунта с добавками делается практически невозможным (укрепление грунтов цементом, некоторыми синтетическими смолами и др.). Понижение во время распутицы температуры грунта существенно замедляет, а иногда изменяет характер и останавливает химические процессы, происходящие при химическом укреплении грунтов. Избыточное водонасыщение грунтового основания резко затрудняет, а зачастую делает невозможным уплотнение грунтового основания и покрытия катками.

Одним из способов для решения указанных выше задач является армирование грунтового массива геосинтетическими материалами. Применение геосинтетических материалов основано на введении в конструкцию синтетического элемента. В зависимости от назначения конструкции, особенностей  конструктивного решения и вида материала, геосинтетик может выполнять либо одну функцию, либо несколько функций одновременно.

Из анализа имеющихся экспериментальных исследований в этой области известно, что благодаря армированию грунта его несущая способность повышается в зависимости от типов георешеток в 1,3-1,5 раза по отношению к основанию. Экономический эффект от применения георешеток в основаниях дорог и аэродромов достигается за счет снижения расхода каменных строительных материалов и материалоемкости конструкции, сокращения сроков возведения основания, уменьшения транспортных расходов.