Методы и способы устройства искусственно улучшенных оснований

Увеличивающиеся из года в год объемы строительства зданий и сооружений различного назначения, привели к освоению под застройку ранее непригодных площадей (так называемых бросовых земель), сложенных, как правило, структурно-неустойчивыми, слабыми водонасыщенными и другими проблемными грунтами [4].

Такие виды грунтов широко распространены на значительных территориях Российской Федерации. К ним относятся лессовые просадочные, набухающие, засоленные, загипсованные, слабые и сильносжимаемые водонасыщенные грунты различного генезиса (водонасыщенные супеси, суглинки и глины; морские и пресноводные илы; биогенные грунты – заторфованные, торфы и сапропели; водонасыщенные лессовые грунты; озерно-ледниковые ленточные глины, суглинки и супеси; рыхлые пески; водонасыщенные пылеватые намывные грунты и др.). Проектирование, строительство и эксплуатация сооружений на указанных грунтовых условиях связаны с большими трудностями проектного и производственного характера, обусловленными их специфическими свойствами и другими факторами.

В настоящее время проектирование оснований и фундаментов производится по двум группам предельных состояний: по несущей способности (I группа) и по деформациям (II группа). В тех случаях, когда не обеспечивается выполнение этих условий, а увеличение размеров фундаментов или применение свай экономически нецелесообразно, зачастую более эффективным вариантом является искусственное улучшение прочностных и деформационных характеристик грунтов, т. е. проектирование искусственных оснований.

Прочностные и деформационные свойства грунтов в значительной степени зависят от пористости грунтов и от вличины сцепления между частицами скелета грунта. Следовательно, увеличить прочность и уменьшить сжимаемость грунтов можно как за счет уменьшения пористости грунта, так и путем увеличения сцепления между их структурными связями.

Для водонасыщенных грунтов улучшение прочностных и деформационных свойств (уплотнение) может произойти только в процессе отжатия из них определенного объема воды.

С учетом изложенного в настоящее время проектирование и строительство зданий и сооружений на структурно-неустойчивых грунтах осуществляется по двум направлениям [4]:

1. Применение мероприятий, повышающих несущую способность и уменьшающих возможные деформации основания (методы искусственного уплотнения, закрепления, усиления грунтов и т. д.).

2. Применение конструктивных мероприятий, обеспечивающих зданию или сооружению восприятие ожидаемых по расчету деформации основания и требуемую несущую способность грунтов (замена структурно-неустойчивых грунтов уплотненными подушками из песчаного и связного грунтов, повышение устойчивости грунтов основания устройством боковой пригрузки, ограничение горизонтальных перемещений грунтов основания путем устройства жестких обойм, армирование оснований и др.).

Существующий опыт проектирования и строительства на структурно-неустойчивых и других проблемных грунтах показывает, что в этом направлении на основе широко проведенных в России и других странах исследований разработаны и используются эффективные способы подготовки оснований и устройства фундаментов.

В таблице 3.1 приведены наиболее широко используемые в практике проектирования и строительства методы и способы устройства искусственно улучшенных оснований.

Сравнительно новым для России направлением улучшения свойств оснований является метод армирования грунтов георешетками и рулонными геосинтетическими материалами. Такие материалы и связанные с ними новые технологии улучшения свойств слабых грунтов все шире стали применяться и в России, особенно в промышленном, гражданском и дорожном строительстве.

В последние годы в Российской Федерации широкое применение находят технологии закрепления пылевато-глинистых грунтов «на месте» (in-situ), разработанные практически одновременно, как в нашей стране, так и за рубежом еще в 1950-х гг. К ним относятся:

• смесительные технологии (глубинное и поверхностное переме­шивание грунтов – Deep Soil Mixing, Shallow Soil Mixing, режуще-смешивающая технология – Cutter Soil Mixing, Cut-Mix-Injection; объемная стабилизация грунта – Mass Soil Stabilization);

• струйная цементация грунтов (высоконапорная инъекция – jet grouting).

Таблица 3.1

Методы и способы устройства

искусственно улучшенных оснований [4]

Продолжение табл. 3.1

Продолжение табл. 3.1

Широкое использование эти технологии получили в ряде зарубежных стран – США, Японии, Западной Европе. В настоящее время в России, как правило, используются установки зарубежных компаний, которые оснащены современными автоматизированными системами контроля технологических параметров.