Влаштування і підсилення основ та фундаментів.

Влаштування основ і фундаментів під спеціальні інженерні споруди. Влаштування фундаментів глибокого заложення. Збільшення несучої здатності основ діючих фунтаментів.

2.1 Підготовка основ під фундаменти складається з ряду процесів, зміст яких полягає в забезпеченні на заданій відмітці контакту основи з підошвою фундаменту по всій його поверхні і доведені несучої здатності грунту основи до проектної.

Основними процесами при підготовці основи є підсипка дна котловану і траншеї, ущільнення основи і (при необхідності) зволоження чи висушення грунту під час його ущільнення.

Якщо основа сформована із слабих природніх чи насипних грунтів, можна збільшити їх несучу здатність поверхневим (на глибину 1,5 – 2м) чи глибинним (більше 2м) ущільненням.

Ущільнення гладкими і кулачковими катками виконують при поверхневому ущільненні.

Піщані і обломочні грунти ущільнюють вібруванням. Наприклад

Зволожені грунти підсушують шаром битої цегли, шлаку, вапняку або сухого грунту. Наприклад

Глибинне ущільнення грунтів виконують гідровібруванням, одночасно зволожуючи грунт до його насичення. Блок гідро віброущільнювача заглиблюють в грунт краном на глибину до 2м. Вібрація триває 20-25 с. Насичений водою грунт стає рухомим, його зерна переміщаються вниз , грунт ущільнюється. Блок витягують воду подають, Весь цикл триває 2-3хв. Ефективно ущільнювати грунти на глибину до 10 м.(рис.2.1)

Просадочні лесові грунти ущільнюють замочуванням, заливаючи водою попередньо пробурені шпури які заповнені дренуючими матеріалами. Наприклад (тривалий процес усадки проходить довго до 60 -100 днів, можна скоротити до 3-7днів, способом камуфлетного вибуху)

Торфяні грунти стабілізують комбінованим впливом вакуумування і електроосмосу. Наприклад(влаштовують з допомогою інвентарної палі-оболонки із щільно тягнутої товстостінної труби діаметром 400-500 мм з пером що розкривається.

Слабкі глинисті і заілені грунти ущільнюють піщаними і грунтовими палями. Наприклад.

Рис. 2.1. Глибинне ущільнення грунту основи:

а— гідровіброущільненням на глубину до 2 м; б — то же, на глубину до 10 м; в — звичайним замочуванням; г – енергією камуфлетних глибинних вибухів; д — электроосмосом і вакуумуванням; е — піщаними палями; ж — використанням пероподібних наконечників при заглиблені паль; 1 — блок гідровіброущільнювача; 2 — подача води при заглиблені; 3 зволожена зона; 4 — лійка для усадки грунту; 5 — ущільнена зона; 6 — подача води під час піднімання; 7— підвіска; 8— ланки направляючої штанги; 9 — еластичні муфти; 10 — віброголовка; 11 — сопло для подачі води в грунт; 12 — скважини, що поглинають воду; 13 — границя зони замоченного грунту; 14 — подушки із дренуючого матеріалу; 15 — суміщення із зарядом вибухових речовин скважини; 16 — анодні стержні; /7 — колектор голкофільтрової установки; 18 — голкофільто-катод; 19 — віброзаглиблювач; 20 — инвентарна трубчата паля; 21 — набивна піщана паля; 22 — шарнір; 23 — елемент наконечника; 24 — кольце яке фіксує перо в період завантаження

Термічний спосіб використовують для закріплення лесових і пористих суглинистих грунтів при заляганні їх вище рівня грунтової води. В скважини під тиском повітря подають паливо (доцільно використовувати до h=15м).

Цементацією закріплюють скальні породи, а також гравелисті і піщані грунти. Розчини В:Ц=0,4-0,75

2.2. Зміцнення основ споруд.

Підвищення несучої здатності слабких ґрунтів і тріщинуватих гірських порід чи зменшення їхньої водопроникності при несприятливих геологічних і гідрогеологічних умовах може бути досягнуто способами штучного закріплення: цементацією, глинизацією, силікатизацією, смолізацією і термічним закріпленням. На період будівництва як тимчасова міра застосовується заморожування ґрунтів.

Область чи застосування того іншого способу залежить від виду ґрунту, його структури, розмірів пір і тріщин, від швидкості руху ґрунтових вод і коефіцієнта фільтрації.

Застосування всіх способів штучного закріплення ґрунтів, крім термічного закріплення, має загальні риси і засновано на ін'єкції відповідного розчину через шпари на глибину товщі ґрунту, що закріплюється.

Технологія провадження робіт по цементації, глинизації, бітумізації, силікатизації і смолізації складається з таких будівельних процесів: розчищення поверхні ґрунту, з яким виробляється закріплення; буравлення свердловин, їхнє продування чи промивання (у скельних породах); установка ін'єкторів; гідравлічне, випробування свердловин; нагнітання ін'єкційного розчину; витягування ін'єкторів; ліквідація (тампонаж) свердловин порід.

Цементація і глинизація в тріщинуватих скельних породах ведуться до повного відмовлення в поглинанні розчину до умовного відмовлення, за який приймається витрата, що не перевищує 0,5 л/хв, зафіксований протягом 15—20 хв.

Схеми виконання цементаційних робіт представлені на рис.2.2.

Рис. 2.2. Схеми виконання цементаційних робіт: а - буравлення і цементація на повну глибину; б - буравлення і цементація висхідними зонами; в - буравлення свердловин на повну глибину і цементація спадними зонами; 1, 2, 3 — зони цементації; Т— положення тампона в момент нагнітання розчину; / — VI — послідовність буравлення і цементації свердловин

Силікатизація ґрунтів складається в подачі по трубам-ін'єкторам хімічного розчину (рис.2.3). У результаті хімічної реакції з розчину виділяється гель кремнієвої кислоти, що заповнює пори ґрунту і перетворює його в міцний водонепроникний моноліт.

За технічними ознаками силікатизація і смоляризація є схожі вони передбачають розчистку ділянки закріплення, заглиблення інєкторів, приготування і нагнітання розчинів, витягування інєкторів, тампонаж шпуру. (Стальна труба перфорована в кінці –до 7 м. глибини; інєктори –тампони використовуються до 30 м глибини)

Лесові грунти закріплюють тільки розчином силікату натрію. При його взаємодії із солями кальцію які знаходяться в лесовому грунті, утворюється гель кремнієвої кислоти, який цементує частини лесу перетворюючи його в тверду масу. (спосіб одноступеневої силікатизації).

В пісках (спосіб двоступеневої силікатизації) Спочатку розчин силікату натрію, потім хлориду кальцію подають в грунт через трубу(силікат натрію при забиванні, хлодид кальцію коли витягують).

Закріплення дрібних пісків виконують з допомогою водного розчину карбамідної смоли з розчином соляної кислоти. (смоляризація)

При завершені робіт всі шпури тампонують глиною чи місцевим матеріалом.

Рис. 2.3. Закріплення, грунтів силікатизацією і смолізацією:а - принципова схема подачі хімічного розчину; 1 - баки з розчинами хімічного закріплення; 2 - дозуючі насоси; 3 - насос для накачування розчину в грунт; 4 - колектор; 5 - оголовок ін'єктора; б - труба ін'єктора; 7 — робоча перфорована частина ін'єктора

Бітумізація ґрунтів застосовується тільки як протифільтраційна завіса переважно в агресивних ґрунтових водах.

Закріплення ґрунтів всіма способами, що описуються вище виконується при температурі розчинів не нижче +5 °С і їхньому надходженні в поталий ґрунт.

Термічний спосіб закріплення ґрунтів полягає в тім, що при нагріванні їх до 700—1000 °С відбувається їхнє зміцнення й ущільнення. Цей спосіб застосовується переважно в лессовидних просадних і пористих суглинних ґрунтах при їхньому заляганні вище рівня ґрунтових вод.

Термічне закріплення є результатом спалювання палива (газоподібного, рідкого, зріджених газів), безпосередньо в шпарах, пробурених на всю глибину ґрунту, що закріплюється. Даний спосіб має обмежене застосування через його високу вартість, великої витрати палива.

При електролітичному і електроосмотичному закріпленні в ґрунт занурюється група різнойменних електродів (анодів і катодів) і пропускається постійний струм. Під дією електричного струму в катодній зоні утворяться слабо розчинні з'єднання гідрокарбонатів кальцію і магнію, відбувається структурне зміцнення. Цей спосіб застосовується в ґрунтах з малими коефіцієнтами фільтрації.

Зміцнення ґрунту заморожуванням полягає в наступному: буряться шпари діаметром 200—250мм із кроком до 1,6м, установлюються заморожуючі стовпчики і по трубах подається охолоджений теплоносій. При проходженні теплоносія по заморожуючій трубі він відбирає через стінки труби тепло з ґрунту, утворити при цьому льодогрунтовий циліндр.