Особенности проектирования оснований при термической обработке грунтов

В проекте закрепления грунтов основания термическим обжигом должны быть указаны [4]:

• размеры уплотняемой площади с привязкой их к плану фундаментов;

• число, план расположения и диаметры столбов грунта, закрепляемых термической обработкой;

• вид и толщина слоя грунта, залегающего в основании, глубина проведения термической обработки закрепляемого грунта;

• данные о температуре плавления грунта и отдельных содержащихся в нем минералов, воздухопроводимости закрепляемого грунта;

• способы устройства скважин, их диаметр и глубина;

• вид и количество применяемого горючего, его теплотворная способность;

• условное расчетное сопротивление, значения прочностных и деформационных показателей грунтов закрепленного основания;

• размеры в плане, толщина, вид и плотность грунта в теле рас­пределительной подушки;

• особые требования по технологии производства работ, контролю качества и приемке работ.

Размеры закрепляемой площади в плане при использовании метода термической обработки грунтов принимаются не менее чем на 0,5D больше размеров здания по наружным граням фундаментов в каждую сторону(D = 1,5-3,0 м – диаметр закрепляемого столба грунта).

Размещение термически закрепленных столбов грунта в плане производится в зависимости от размеров фундаментов и величины передаваемого давления на подстилающий грунт.

Под фундаментами, передающими на подстилающий слой грунта значительное давление, расположение закрепленных столбов принимается в шахматном порядке, а расстояние между центрами столбов принимается из расчета соприкосновения зон с температурой свыше 300°.

Для менее нагруженных фундаментов столбы располагаются рядами или в шахматном порядке исходя из расчетного сопротивления основания подстилающего слоя или величины осадки всего закрепленного массива, производимого по аналогии с расчетом осадки свайных фундаментов (СП 24.13330.2011 [25]).

Поверх массива из закрепленных термической обработкой столбов грунта необходимо устройство уплотненной грунтовой подушки из глинистого грунта толщиной h_п ≥ 1,0 м, которая служит для равномерного распределения давления от возводимого сооружения на закрепленный массив и противофильтрационный экран.

Основные требования по устройству указанных подушек приведены в разделе 4.2.

Для обжига грунта в пробуренных скважинах сжигают топливо - газообразное, жидкое или твердое. Для поддержания процесса горения в скважины подают воздух под давлением. В табл. 5.1 приведена примерная зависимость между необходимым количеством воздуха Q на 1 кг солярового масла или дизельного топлива от температуры обжига.

Таблица 5.1

Расход горючего q в час устанавливается по формуле

(5.1)

где – расход воздуха через пробуренную скважину, м³;

– расход воздуха на 1 кг горючего (см. табл. 5.1), м³/кг.

Подачу воздуха и топлива регулируют так, чтобы в скважинах поддерживалась температура, обеспечивающая заданное упрочнение грунта или ликвидацию его просадочных свойств. Для обеспечения последнего температура лессов должна быть не ниже 350 ^° (рис. 5.2).

В целом обжиг макропористого лессового грунта продолжается 5-10 сут. При расходе топлива 80-180 кг на 1м скважины вокруг нее образуется столб закрепленного грунта метром 1,5-3 м с кубиковой прочностью 1-3 МПа.

Величина удельного сцепления обожженного замоченного лессового грунта составляет с_п = 115-175 кПа.

Рис. 5.2. Зависимость относительной просадочности грунтов
от температуры

Контроль качества работ по термической обработке производится в первую очередь по журналам производства работ, в основном по данным о расходе горючего и воздуха, а также продолжительности термической обработки каждой скважины. Кроме того, проверяется отсутствие оплавления внутренней поверхности скважины. В отдельных участках производится отрывка закрепленного грунта или проходка контрольных скважин в целях установления размеров зон закрепленного грунта.