В современном строительстве задачи по обеспечению надежности и долговечности возводимых сооружений выходят на первый план. Одним из ключевых аспектов является состояние грунтового основания.
Зачастую, природные характеристики грунтов не соответствуют требованиям, предъявляемым к основаниям зданий и сооружений. В таких случаях применяются методы закрепления грунтов, позволяющие целенаправленно улучшить их физико-механические свойства. Эти методы играют важную роль в самых разных областях строительства – от гражданского и промышленного строительства до транспортной инфраструктуры и гидротехнических сооружений.
Необходимость в закреплении грунтов может возникнуть в различных ситуациях:
- Увеличение несущей способности: Слабые грунты, такие как рыхлые пески, глины текучей консистенции, просадочные грунты, не способны выдерживать нагрузки от тяжелых сооружений. Закрепление позволяет уплотнить грунт, повысить его прочность и модуль деформации, обеспечивая надежное основание для фундаментов.
- Уменьшение водопроницаемости: В водонасыщенных грунтах фильтрация воды может привести к размыву, суффозии и потере устойчивости. Закрепление позволяет создать водонепроницаемый барьер, что особенно важно при строительстве подземных объектов и других сооружений с повышенными требованиями к герметичности.
- Стабилизация откосов и склонов: Для предотвращения оползней и обрушений следует укреплять откосы и склоны. Это повышает устойчивость грунта к сдвигу, обеспечивая безопасность эксплуатации территорий.
- Устранение техногенных пустот и карстов: Наличие отмеченных дефектов в грунтовом массиве представляет серьезную опасность. Методы закрепления, такие как цементация, позволяют заполнить полости для формирования прочного монолитного основания.
Виды технологий
Существует множество специализированных способов, которые классифицируются по различным признакам:
- Типу вяжущего:
- Цементация,
- Силикатизация,
- Смолизация,
- Глинизация,
- Битумизация.
- Методам введения смеси для стабилизации:
- Инъекционный,
- Струйный (Jet Grouting).
Особенности рабочих методик по типу раствора
Цементация
Одна из наиболее распространенных и экономически эффективных технологий. Цементный раствор нагнетают через инъекторы. Он заполняет пустоты, а после затвердевания формирует высокопрочный и водонепроницаемый материал, связывающий частицы обрабатываемого основания.
Область применения:
- Трещиноватые скальные и полускальные породы;
- Отложения – обломочные и галечниковые;
- Пески – средне- и крупнозернистые;
- Техногенные и карстовые пустоты.
Преимущества:
- Высокая прочность и долговечность закрепленного грунта;
- Относительная экономичность;
- Широкая область применения.
Ограничения:
- Не подходит для обработки мелкозернистых песков, глины;
- Требуется высокий коэффициент фильтрации – от 80 м/сутки.
Силикатизация
В этом случае в качестве рабочей смеси применяют жидкое стекло (силикат натрия). Для более быстрого твердения используются специальные добавки, такие как хлористый кальций. Раствор силиката натрия проникает в поры основы и, вступая в реакцию с отвердителем, образует гелеобразный кремнезем, который связывает частицы.
Область применения:
- Пески – сухие и водонасыщенные;
- Лессы;
- Просадочные породы;
- Насыпные грунты.
Преимущества:
- Эффективна в мелкозернистых грунтах (коэффициент фильтрации от 3 до 80 м/сутки);
- Относительно низкая стоимость.
Ограничения:
- Менее прочный материал по сравнению с применением цементной смеси;
- Неприменима при наличии в обрабатываемой основе продуктов нефтехимии.
Смолизация
В этой технологии применяют карбамидные и другие полимерные смолы. Они обладают высокой проникающей способностью и быстро затвердевают.
Область применения:
- Обводненные пылеватые и мелкие пески («плывуны»);
- Слабые водонасыщенные грунты.
Преимущества:
- Быстрое затвердевание;
- Высокая прочность и водонепроницаемость;
- Эффективность в сложных грунтовых условиях.
Ограничения:
- Высокая стоимость материалов.
- Токсичность некоторых видов смол.
Глинизация и битумизация
Эти технологии разработаны с целью наиболее действенного уменьшения водопроницаемости обрабатываемых основ. Глинизация хорошо подходит для песков, а битумизация – для обработки трещиноватых скальных пород. Состав глинистой суспензии применяют для снижения проницаемости пород. При битумизации используются эмульсионные составы или расплавленный нагревом битум для заполнения трещин.
Преимущества:
- Снижение водопроницаемости грунтов;
- Относительная экономичность (глинизация).
Ограничения:
- Прочность закрепленного грунта повышается незначительно;
- Битумизация может быть слишком дорогой и экологически неблагоприятной.
Технологии, отличающиеся способом введения в грунт стабилизационного раствора
Инъекционный метод
В этой группе представлены способы, которые применяются при сравнительно малом уровне давления рабочей смеси – не более 15-20 бар.
Область применения:
- Галечниковые отложения;
- Крупно- и среднеобломочные трещиноватые скальные породы;
- Пески – крупные фракции, обеспечивающие фильтрацию с коэффициентом от 0,2 м/сутки.
Преимущества:
- Простота технологии;
- Возможность применения различных расходных материалов.
Ограничения:
- Неравномерность закрепления обработанной основы;
- Высокий расход раствора из-за растекания по пустотным образованиям;
- Ограниченная область применения (крупнозернистые грунты).
Струйная цементация
Эта технология отличается лучшими контрольными параметрами по сравнению с рассмотренным выше вариантом. Расходные материалы в этом случае нагнетают под напором до 40-60 МПа через специальную насадку. В ходе процесса струйной цементации (Jet Grouting) разрушается грунт и происходит его смешивание с рабочим раствором. Формируется грунтоцементная колонна заданного диаметра – до 2500 мм.
Область применения:
- Практически все типы грунтов, включая слабые глины и мелкие пески;
- Создание грунтоцементных свай, стенок, оснований.
Преимущества:
- Высокая надежность и однородность закрепления;
- Точное управление параметрами грунтоцементных элементов;
- Широкая область применения.
Ограничения:
- Более высокая стоимость по сравнению с инъекционным способом;
- Необходимость применения специального оборудования.
Нормативная документация
Выполнения рабочих операций рассматриваемой категории регламентируется рядом нормативных документов:
- СП 291.1325800.2017;
- СП 45.13330.2017 (гл. 16);
- СП «Основания зданий и сооружений» (параграф 6.9);
- СП 50-101-2004 (параграф 13.6)
Дополнительные рекомендации изложены в СТО НОСТРОЙ 2.3.18–2011 «Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве».
Заключение
Методики закрепления грунтов являются важным инструментом в современном строительстве, позволяющим решать широкий спектр задач по улучшению свойств грунтовых оснований.
Выбор конкретного метода зависит от типа грунта, требуемых характеристик закрепленного массива, условий строительства и экономических факторов. При проектировании и производстве работ необходимо руководствоваться действующей нормативной документацией и привлекать квалифицированных специалистов.
Обращайтесь в ООО «БУРСЕРВИС» для приобретения или аренды сопутствующего оборудования (инструментов) при выполнении работ по устройству буронабивных свай большого диаметра.
