Не каждому человеку, мечтающему о постройке собственного дома, удается получить под застройку хороший участок. Чаще приходится строить там, где «отведут». При этом геологические свойства грунтов обычно неизвестны.

Газ с температурой 600 – 800 градусов подается в стальную трубу, погруженную в грунт. Прогрев происходит за счет циркуляции нагретого газа, подаваемого в трубу под давлением.

Электрический и электрохимический способы очень похожи и основаны на использовании электросмоса. В первом случае осушение происходит вследствие движения воды от одного полюса к другому.

Во втором дополнительно используют , делающие движение более быстрым и точным. Этот вариант более энергоемкий и затратный применяется для осушения пылеватых, водонасыщенных и илистых грунтов.

Механический способ имеет несколько разновидностей:

• вытрамбовывание котлованов;
• устройство грунтовых свай или подушек.

Вытрамбовывание котлована производят при помощи крана, на стреле которого подвешена тяжелая трамбовка. Этот способ несложен и не требует замены грунта основания.

Грунтовая подушка. Если слабый грунт имеет незначительную мощность, то его вынимают и заменяют более плотным, который лучше распределяет давление от фундамента. Этот замененный грунт носит название «подушка».

Грунтовые сваи . Сначала в почву забивают сваю-лидер. Затем ее вынимают и заполняют скважину грунтом, который послойно уплотняется.

При подготовке участка для индивидуального строительства чаще всего используют механические способы укрепления грунта, а также цементацию, силикатизацию и битумизацию в зависимости от результата проведенных геологических изысканий.

Для качественного проведения работ лучше использовать услуги специалистов, оснащенных необходимым оборудованием и материалами. Самостоятельное проведение таких работ не позволяет укрепить грунт на необходимую глубину.

Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт

(СОЮЗДОРНИИ)

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО УКРЕПЛЕНИЮ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ С РАЗМЕЛЬЧЕНИЕМ ИХ С ПОМОЩЬЮ ДОБАВОК ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ИЗВЕСТИ

Балашиха Московской области 1970 Для улучшения размельчения тяжелых суглинков и глин грунтосмесителем Д-391 и фрезой Д-530 рекомендовано вводить при укреплении грунтов цементом или жидким битумом добавки ПАВ (ССБ и ОП-7 или ОП-10) и извести. Применение указанных добавок обеспечивает повышение однородности смеси и за счет этого увеличение водо- и морозостойкости укрепленного грунта, увеличение производительности за счет интенсификации процесса размельчения. Указана область применения добавок ПАВ и извести и требования к ним. Изложены технология проведения работ, техника безопасности при работе с химическими добавками и лабораторные методы определения расхода химической добавки.Табл.-2.

Предисловие

При укреплении тяжелых глинистых грунтов современными методами (цементом, битумом и комплексными способами) не всегда удается получить на производстве материал, по физико-механическим свойствам близкий к тому, который получают в лаборатории или на стенде. Проведенные за последние годы исследования Союздорнии показали, что требуемые физико-механические свойства укрепленных грунтов в значительной степени зависят от качества размельчения тяжелых суглинков и глин современными машинами (особенно фрезой Д-630). Размельченный таким образом грунт содержит большое количество крупных комков (агрегатов), что обусловливает неоднородность смеси по распределению вяжущего и является причиной пониженной водо- и морозостойкости укрепленного грунта. Для улучшения размельчения тяжелых грунтов в процессе работы фрезы Д-530 и грунтосмесителя Д-391 было предложено вводить в грунт поверхностно-активные вещества неиногенного типа (ПАВ) и известь. Результаты исследований и опытных работ на грунтах различных генетических типов показали целесообразность предлагаемых методов размельчения и легли в основу «Предложений по укреплению глинистых грунтов с размельчением их с помощью добавок ПАВ и извести». Настоящие «Предложения» составлены для широкого производственного применения рекомендуемой технологии. Предложения разработали канд. геол. - минерал, наук Л.Н. Ястребова и инж. Е.И. Путилин. Замечания и пожелания по «Предложениям» просьба направлять по адресу: Московская область, Балашиха-6 , Союздорнии. Зам. директора Союздорнии по научной работе кандидат технических наук Ю. Мотылев

Общие положения

1. Настоящие «Предложения» являются развитием и дополнением «Указаний по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами» (СН 25-64) и «Технических указаний по комплексным методам укрепления грунтов цементом с применением добавок химических веществ при устройстве дорожных и аэродромных оснований и покрытий» (ВСН 158-69) в части методов и технологии размельчения глинистых грунтов при укреплении их вяжущими материалами (цементом и жидким битумом). 2. Добавки химических веществ в соответствии с требованиями СН 25-64 и ВСН 158-69 вводят при укреплении тяжелых суглинков и глин вяжущими материалами. При использовании в качестве вяжущего цемента применяют добавки извести, каустической соды или легкорастворимых солей. При укреплении этих грунтов жидким битумом улучшают их гранулометрический состав скелетной добавкой (песком) и применяют добавку извести. 3. Эффективность этих методов (соответствие физико-механических свойств производственных смесей требуемым нормативам и обеспечение долговечности конструктивного слоя) достигается в том случае, если при строительстве оснований и покрытий грунты размельчены согласно требованиям СН 25-64. 4. Требования к степени размельчения глинистых грунтов при использовании линейных грунтосмесительных машин Д-391 и Д-530 с применением для укрепления рекомендуемых добавок не обеспечиваются в следующих случаях: - при укреплении тяжелых суглинков и глин в сухую и жаркую погоду в III , IV и V дорожно-климатических зонах, когда естественная влажность грунтов менее оптимальной для размельчения, с использованием фрезы Д-530 и грунтосмесителя Д-391; - при укреплении глин различных разновидностей с влажностью оптимальной для размельчения, с использованием фрезы Д-530 и грунтосмесителя Д-391; - при укреплении тяжелых суглинков с влажностью оптимальной для размельчения, с использованием Фрезы Д-530. 5. «Предложения по укреплению глинистых грунтов с размельчением их с помощью добавок ПАВ и извести» разработаны для районов строительства дорог, где основным типом местных грунтов являются тяжелые суглинки и глины, а карьеры песчаных и супесчаных грунтов находятся от места строительства на расстоянии более 5 км. 6. Применение добавок ПАВ и извести в процессе размельчения глинистых грунтов обеспечивает: а) повышение однородности смеси и за счет этого увеличение водо- и морозостойкости укрепленного грунта; б) увеличение производительности труда за счет интенсифицирования процесса размельчения грунтов. 7. Правильный выбор добавок ПАВ и извести обеспечивает при использовании грунтосмесителя Д-391 и фрезы Д-530 требуемую степень размельчения различных разновидностей тяжелых суглинков и глин с числом пластичности до 23: - с влажностью оптимальной и менее оптимальной; - с влажностью более оптимальной. 8. Устройство дорожных оснований и покрытий из местных глинистых грунтов, укрепленных вяжущими материалами и размельченных с добавками ПАВ, взамен оснований и покрытий из привозных супесчаных или песчаных грунтов, укрепленных вяжущими, дает экономию (в зависимости от стоимости ПАВ и дальности возки супесчаного или песчаного грунта) 1,3-1,7 тыс. руб. на 1 км. При использовании в качестве добавки извести экономия составляет 1,0-3,8 тыс. руб. на 1 км.

Область применения и требования к добавкам ПАВ и извести

9. При устройстве дорожных и аэродромных оснований и покрытий из тяжелых суглинков и глин, укрепленных цементом или жидким битумом, во II , III , IV и V дорожно-климатических зонах применяют для размельчения следующие добавки, которые должны удовлетворять требованиям ГОСТ: - известь негашеная (молотая кипелка) или гашеная ГОСТ 9179-59; - сульфитно-спиртовая барда - ССБ(бардяной концентрат) - ГОСТ 8518-57; - смачиватель ОП-7 или ОП-10 - ГОСТ 8433-57. 10. Степень размельчения грунтов зависит не только от числа пластичности грунтов и их естественной влажности, но и в значительной степени от генетического типа грунтов: содержания гумуса, карбонатов, полуторных окислов, легкорастворимых солей и поглощенного натрия, а также типа грунтосмесительной машины. 11. Ввиду неодинаковой эффективности рекомендуемых добавок для размельчения грунтов в зависимости от указанных факторов при выборе добавки следует учитывать как свойства укрепляемых грунтов (табл. 1), так и тип машины, который будет использован на строительном объекте для размельчения грунтов и смешения с вяжущим. 12. При влажности грунтов, превышающей оптимальную для размельчения не более чем на 12 % (согласно ВСН 158-69), применяют добавку извести. При влажности грунтов, близкой к оптимальной, добавку извести следует применять в основном в условиях II и III дорожно-климатических зон.

Таблица 1

Область применения добавок ПАВ и извести

Виды глинистых грунтов

Естественная влажность грунтов

более оптимальной 2) для размельчения (более 0,3- 0,4 F)

оптимальная для размельчения

менее оптимальной для размельчения (менее 0,3- 0,4 F)

ССБ 3) , ОП-7, ОИ-10

ССБ 4) , ОП-7, ОП-10

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые гумусированные (с числом пластичности 12-17)

Известь, ОП-7, ОП-10

ОП-7, ОП-10

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые: моренные, засоленные, солонцеватые) (с числом пластичности 12-17)

Известь, ССБ, ОП-7, ОП-10

ССБ 4) , ОП-7, ОП-10

Известь, ССБ, ОП-7, ОП-10

ССБ 4) , ОП-7, ОП-10

Глины песчанистые и глины пылеватые гумусированные (с числом пластичности 17-23)

Известь, ОП-7, ОП-10

ОП-7, ОП-10

Глины песчанистые и глины пылеватые: моренные, засоленные, солонцеватые 1) (с числом пластичности 17-23)

Известь, ССБ, ОП-7, ОП-10

ССБ 4) , ОП-7, ОП-10

Примечания: 1. Засоленные и солонцеватые суглинки и глины по содержанию легкорастворимых солей и поглощенного натрия должны удовлетворять требованиям СН 25-64. 2. Влажность грунтов должна превышать оптимальную для размельчения не более чем на 12 %. 3. Добавки ССБ, ОП-7 применяют только при размельчении грунтов фрезой Д-530. 4. Добавки ССБ применяют при размельчении грунтов смесителем Д-391. 13. Из рекомендуемых добавок ПАВ для размельчения глинистых грунтов любых генетических типов наиболее эффективны ОП-7 или ОП-10. 14. Добавку ОП-7 (ОП-10) ввиду высокой стоимости в настоящее время экономически целесообразно применять в районах, где дальность возки супесчаных или песчаных грунтов, которыми можно заменить глинистые грунты, не превышает 15 км. 15. Добавку ССБ используют при дальности возки супесчаных или песчаных грунтов более 5 км для размельчения тяжелых суглинков и глин, за исключением их гумусированных разновидностей. При размельчении тяжелых суглинков засоленных и солонцеватых, а также глин всех разновидностей с добавкой ССБ рекомендуется использовать смеситель Д-391. 16. Добавки ССБ и ОП-7 (ОП-10) рекомендуются для укрепления грунтов в IV и V дорожно-климатических зонах в жаркий период года, когда естественная влажность грунтов менее оптимальной для размельчения. 17. Ориентировочную норму добавок для размельчения различных грунтов (табл. 2) рекомендуется учитывать при подсчете потребного количества в процессе составления проектных заданий на строительство дорог с основаниями или покрытиями из грунтов, укрепленных вяжущими. Большее количество добавки ССБ или ОП-7 (ОП-10) следует предусматривать при строительстве дорог в IV и V дорожно-климатических зонах, меньшее - во II и III зонах. 18. Грунты с добавками ССБ и ОП-7 (ОП-10), укрепленные оптимальной дозировкой цемента, должны по физико-механическим свойствам соответствовать требованиям СН 25-64. Если физико-механические свойства грунта, укрепленного цементом, с добавкой ССБ или ОП-7 (ОП-10), не отвечают указанным требованиям, то в грунтовую смесь добавляют каустическую соду или соли (см. ВСН 158-69).

Таблица 2

Расход добавок ПАВ и извести

Виды глинистых грунтов

Ориентировочное количество добавок

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые: лессы, лессовидные и покровные (с числом пластичности 12-17)

2-3

0,1-0,2

0,05-0,2

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые гумусированные, (с числом пластичности 12-17)

2-3

0,05-0,2

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые: моренные, засоленные, солонцеватые (с числом пластичности 12-17)

0,2-0 , 5

0,1-0,5

Глины песчанистые и глины пылеватые: лессы, лессовидные и покровные (с числом пластичности 17-23)

0,2-0,5

0,1-0 , 5

Глины песчанистые и глины пылеватые: гумусированные (с числом пластичности 17-23)

0,1-0,5

Глины песчанистые и глины пылеватые: моренные, засоленные, солонцеватые (с числом пластичности 17-23)

0,3-0 , 7

0,2-0 , 5

Примечания: 1. Расход добавок указан в числителе в % от веса грунта, в знаменателе в кг/м 3 грунта. 2. Меньшее количество добавок рекомендуется для грунтов с влажностью, близкой к оптимальной, для размельчения и меньшим числом пластичности, большее количество добавки - для грунтов с влажностью менее оптимальной и большим числом пластичности. 19. При укреплении тяжелых суглинков и глин жидким битумом с добавкой ССБ или ОП-7 (ОП-10) вводят добавку песка до 25%. Физико-механические свойства таких смесей должны удовлетворять требованиям СН 25-64.

Технология производства работ

20. При устройстве дорожных оснований и покрытий из глинистых грунтов, укрепленных цементом или жидким битумом, с применением для размельчения грунтов добавок ПАВ и извести, технология работ принимается в соответствии с СН 25-64.21. Земляное полотно перед вывозом грунта, предназначенного для укрепления, должно быть подготовлено в соответствии с СНиП II-Д.5-62. 22. Работы по укреплению глинистых грунтов цементом с применением добавок ПАВ и извести выполняют согласно технологическим схемам № 1 и 2. (Приложение). 23. В случае необходимости введения в укрепляемую цементом глину двойных добавок: ОП-7 или ССБ - в процессе размельчения грунта, а также легкорастворимых солей или каустической соды при увлажнении цементогрунтовой смеси до оптимальной влажности, первую операцию выполняют в соответствии с рекомендуемыми технологическими схемами № 1 и 2, а вторую - в соответствии с технологическими схемами № 1 и 3 ВСН 158-69. 24. Размельчение грунта с добавкой извести и укрепление его цементом производят по технологическим схемам, приведенным в ВСН 158-69. 25. Технология размельчения грунта с добавками ОП-7 или ССБ при проведении работ с ведущей машиной Д-530 должна быть следующая: а) на подготовленное земляное полотно вывозят грунт, необходимый для укрепления, за одну или две смены до начала работ и распределяют автогрейдером на заданную ширину; б) по слою грунта распределяют водный раствор добавки ОП-7 или ССБ в необходимом количестве и перемешивают с грунтом фрезой Д-530 за один проход по одному следу. При производстве работ в жаркую погоду раствор добавки рекомендуется распределять в конце рабочего дня. Раствор добавки вводят через дозировочное устройство фрезы Д-530; в) слой грунта с добавкой уплотняют 1-2 проходами катком на пневмошинах до плотности не более 0,85 от максимальной стандартной плотности; г) для равномерного распределения водного раствора добавки грунт размельчают за один проход фрезы по одному следу не ранее чем через 8 час и не позднее одних суток после смешения грунта с добавкой ПАВ; д) затем фреза Д-530 с распределителем цемента выполняют все технологические операции по дозированию цемента и перемешиванию его с грунтом и уплотнению смеси согласно примерной технологической схеме № 1. 26. При проведении работ с ведущей машиной Д-391 в отряде должна быть фреза Д-530, которая выполняет работы по дозированию и перемешиванию с грунтом добавки ПАВ согласно п. 25 (б). Перемешанный с добавкой и уплотненный слой грунта размельчают за один проход грунтосмесителя Д-391. Дозирование цемента, увлажнение смеси до оптимальной влажности и перемешивание выполняют по технологической схеме № 2. 27. При укреплении грунтов жидким битумом размельчение их с помощью добавок ОП-7 и ССБ производят по такой же технологии, как и при укреплении цементом. 28. Смешение с битумом и уплотнение слоя выполняют согласно примерной технологической схеме №3 СН 25-64. При использовании в качестве ведущей машины смесителя Д-391 размельчают грунт, дозируют битум и перемешивают его с грунтом за один проход машины. Работы по укреплению глинистых грунтов жидким битумом с применением добавок ОП-7 или ССБ и добавок песка проводят в соответствии с технологической схемой № 3.

Техника безопасности при работе с добавками ПАВ и извести

29. При производстве работ по размельчению грунтов с применением добавок необходимо соблюдать общие правила техники безопасности, принятые на дорожных работах (СНиП III -А.11-62), а также специальные меры техники безопасности при применении химических веществ (ВСН 158-69). 30. Из ПАВ, рекомендуемых для применения, сульфитно-спиртовая барда и смачиватель ОП-7 (ОП-10) не являются ядовитыми, огнеопасными или взрывоопасными веществами, и поэтому при работе с ними специальных мер предосторожности не требуется. 31. Известь, особенно негашеная, может вызвать ожоги и язвы на коже, она раздражает слизистые оболочки, вызывает хроническое раздражение кожи, ломкость ногтей. Особенно сильно известь действует на глаза. Поэтому рабочие, страдающие кожными заболеваниями или заболеваниями дыхательных путей, к работе с известью не допускаются. Если у лиц, занятых на этих работах, обнаружено значительное раздражение кожи или дыхательных путей, их нужно немедленно перевести на другую работу. 32. Работающие с известью обеспечиваются необходимой спецодеждой, нарукавниками, рукавицами, респираторами и очками. Перед работой с известью открытые части тела следует смазывать вазелином. При попадании извести на руки ее можно нейтрализовать раствором уксуса, маслом, а затем смыть теплой водой. 33. Погрузка и разгрузка извести должна быть механизирована. Известь транспортируют в цементовозах и грузят в баки распределительных машин пневматическим способом (через специальные рукава) с герметизацией горловин, предупреждающих распыливание. 34. Распределительные устройства машин должны быть герметизированы; все механизмы, через которые проходят сыпучие материалы в распределительных устройствах, особенно гибкие шарниры, должны быть покрыты брезентовыми кожухами. 35. Перемешивание добавок извести, а также водных растворов ПАВ (ССБ и ОП-7) с грунтом должны выполнять машины, снабженные хорошо подогнанными кожухами на рабочих органах. Снимать и поднимать кожухи во время работы запрещается. 36. При приготовлении водных растворов ПАВ необходимо учитывать следующее: а) растворы должны приготавливать в емкостях, оборудованных механическими мешалками, загрузочными приспособлениями и насосами для перекачки растворов; б) емкости для приготовления растворов должны иметь ограждения (решетки, заборы), исключающие возможность несчастных случаев.

Лабораторный метод определения расхода добавок ПАВ

Добавки извести назначают в соответствии с табл. 2. Расход добавок ОП-7 (или ОП-10) и ССБ, рекомендованный табл. 2, уточняют путем определения прочности при сжатии образцов грунта в зависимости от количества добавок этих веществ. Оптимальное количество добавки - это то количество, при котором прочность грунта с добавкой наименьшая. Для определения оптимального количества добавки ПАВ из размельченного грунта (частицы мельче 2 мм), высушенного до воздушносухого состояния, приготавливают 5-6 смесей с разным количеством добавки. Добавки вводят в количестве 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 % от веса грунта. Влажность грунта с добавкой ПАВ перед приготовлением образцов должна соответствовать оптимальной для уплотнения грунта (0,5-0,6 от влажности, соответствующей границе текучести грунта F ). Смесь грунта с ПАВ готовят следующим образом: определяют количество воды, которое необходимо добавить в грунт для достижения им оптимальной влажности. В мензурки или стаканы (по числу смесей) с этим количеством воды добавляют различное количество ПАВ из расчета, рекомендованного выше. ПАВ должно полностью раствориться в воде. Для этого растворы рекомендуется приготавливать за сутки до смешения с грунтом и подогревать воду до температуры не выше 60-80°С. После получения однородного раствора его перемешивают с грунтом. Из приготовленной смеси сразу же формуют 4-5 параллельных образцов уплотнением на прессе при нагрузке 150 кГ/см 2 или в приборе стандартного уплотнения 30 ударами гири. Рекомендуемые размеры форм и методика приготовления образцов приведены в СН 25-64. Прочность при сжатии образцов определяют на следующий день после их изготовления. Образцы хранят до испытания в камере влажного хранения или эксикаторе для сохранения оптимальной влажности. При размельчении грунтов на дороге с влажностью менее оптимальной для размельчения (0,15-0,25 от F ), количество добавки, установленное по методике, изложенной выше, следует увеличить на 25 %. Для определения соответствия физико-механических свойств грунтов, укрепленных цементом с добавкой ПАВ, требованиям СН 25-64 смесь приготавливают из грунтов с оптимальными количествами добавок ПАВ и цемента и испытывают образцы по методике, изложенной в СН 25-64. При несоответствии этих свойств указанным требованиям в смесь вводят добавку N a OH или Na 2 SO 4 или CaCl 2 и снова проводят испытания. Соответствие физико-механических свойств грунтов, укрепленных жидким битумом с добавками ПАВ, устанавливают при добавке в грунт песка в количестве не более 25 % от веса грунта.

Приложение

Примерная технологическая схема № 1

Устройство однослойного дорожного основания или покрытия толщиной 16 см из тяжелого суглинистого грунта, укрепленного цементом с добавками ПАВ для улучшения размельчения с помощью фрезы Д-530 на тракторе С-100

№ технологических операций

№ захваток

Единица измерения

Количество на 1 км

Принятая производительность

Разработка грунта II группы в притрассовом резерве скрепером Д-458, работающим в сцепе с трактором ДТ-54, с подвозкой грунта на земляное полотно на среднее расстояние 200 м

Потребность грунта на 1 км: 1000×8,00×0,16×1,1×1,03 = 1450 м 3

Распределение грунта автогрейдером Д-598 по всей ширине основания за 6 круговых проходов при скорости движения 3 км/час и длине участка 150 м

Подвозка раствора ПАВ поливомоечными машинами ПМ-130 на среднее расстояние 2 км из расчета 3 % от веса грунта 1000×8×0,16×2,00×0,03 = 77 т ПАВ требуется (из расчета 0,25 % от веса грунта) 1000×8×0,16×2,00×0,0025 = 6,4 т

Введение раствора ПАВ в грунт через распределительную систему фрезы Д-530 при перемешивании раствора с грунтом за один проход по одному следу или за 4 прохода по ширине основания на второй скорости.

Прикатка грунта самоходным катком Д-627 за 1-2 прохода по одному следу или за 48 проходов по ширине основания до плотности не выше 0,85 от максимальной

Размельчение грунта фрезой Д-530 на тракторе С-100 за 1 проход по одному следу и за 4 прохода по ширине основания на второй скорости

Введение цемента в грунт распределителем цемента Д-343Б с трактором ДТ-54 за 4 прохода по ширине основания при дозировке цемента 37,5 кг/см 2

Подвозка цемента цементовозами С-853 на среднее расстояние 20 км из расчета добавки цемента 12 % по весу смеси Потребность цемента на 1 км: 8,0×1000×0,16×2,00×0,12 = 300 т

Перемешивание цемента с грунтом за 1 проход фрезы Д-530 по одному следу на второй скорости с последующим увлажнением смеси через распределительную систему фрезы и перемешивание увлажненной смеси еще за 2 прохода по одному месту на второй, третьей скорости

Подвозка воды для увлажнения грунта до оптимальной влажности поливо-моечными машинами ПМ-130 из расчета увлажнения грунта на 3 % на среднее расстояние 10 км 8,0×1000×0,16×2,00×0,03 = 75 т

Разравнивание и профилирование смеси автогрейдером Д-598 за 8 круговых проходов по ширине основания при скорости движения 3 км/час и длине участка 150м

Уплотнение слоя укрепленного грунта катком Д-627 за 18 проходов по одному следу или за 72 прохода по ширине основания. При выполнении первых двух проходов на первой скорости, средних - на второй и последних трех - на третьей

Примерная технологическая схема № 2

Устройство однослойного дорожного основания или покрытия толщиной 16 см из тяжелого суглинистого грунта, укрепленного цементом, с добавками ПАВ для улучшения размельчения с помощью грунтосмесителя Д-391

№ технологических оп e раций

№ захваток

Технологическая последовательность рабочих процессов

Единица измерения

Количество

Принятая производительность

Разработка грунта II группы в притрассовом резерве скрепером Д-458, работающим в сцепе с трактором ДТ-54, с подвозкой грунта на земляное полотно на среднее расстояние 200 м Потребность грунта на 1 км: 1000×8,0×0,16×1,1×1,03 = 1450 м 3

Распределение грунта автогрейдером Д-598 по всей ширине основания за 6 круговых проходов при скорости движения 3 км/час и длине участка 200 м

Подвозка раствора ПАВ поливомоечными машинами ПМ-130 на среднее расстояние 2 км из расчета 3% от веса грунта: 1000×8,0×0,16×2,0×0,03 = 77 т ПАВ требуется из расчета 0,25% от веса грунта 1000×8×0,16×2,00×0,0025 = 6,4 т

Введение раствора ПАВ в грунт через распределительную систему фрезы Д-53и при перемешивании раствора с грунтом за один проход по одному следу или за четыре прохода по" ширине основания на второй скорости

Прикатка грунта самоходным катком Д-627 за один-два прохода по одному следу или за четыре-восемь проходов по ширине основания до плотности не выше 0,85 от максимальной стандартной плотности

Профилирование смеси автогрейдером Д-598 за пять-шесть круговых проходов по ширине основания

Подвозка цемента цементовозами С-853 на среднее расстояние 20 км из расчета добавки цемента 12% по весу смеси. Потребность цемента на 1 км: 1000×8,0×0,16×2,00×0,12 = 300 т

Подвозка воды для увлажнения грунта до оптимальной влажности поливомоечными машинами ПМ-130 из расчета увлажнения грунта на 2% при транспортировании на среднее расстояние 10 км и заполнением водой бака грунтосмесителя: потребность воды на 1 км: 1000×8,0×0,16×2,0×0,02 = 51 т

Размельчение грунта, дозирование цемента, доувлажнение смеси до оптимальной влажности, перемешивание смеси грунтосмесительной машиной Д-391 за четыре прохода по ширине основания на второй скорости

Разравнивание и профилирование смеси автогрейдером П-598 за восемь круговых проходов по ширине основания при скорости движения 3 км/час и длине участка 200 м

Уплотнение слоя укрепленного грунта катком Д-627 за 18 проходов по одному следу или за 72 прохода по ширине основания. При выполнении первых 2 проходов на первой скорости, средних - на второй и последних 3 - на третьей

Розлив битумной эмульсии по готовому слою в количестве 0,9-1,0 л/м 2 автогудронатором Д-640. Потребность эмульсии на 1 км составляет 7,2-8,0 тыс. л

Потребность в машино-сменах на 1 км

Грунтосмесительная машина Д-391..............……….

Дорожная фреза Д-530.................................…………

Автоцементовоз С-853.................................…………

Поливо-моечная машина ПМ-130................………..

Автогрейдер Д-426.......................................…………

Самоходный пневмокаток Д-627..................………..

Скрепер Д-458.............................................………….

Автогудронатор Д-40...................................…………

Примерная технологическая схема № 3

Устройство однослойного дорожного основания или покрытия толщиной 16 см из суглинистого грунта, укрепленного битумом с добавкой 25 % песка и добавками ПАВ, с помощью фрезы Д-530

№ технологических операций

№ захваток

Технологическая последовательность рабочих процессов

Единица измерения

Количество на 1 км

Принятая производительность

Разработка песка в карьере экскаватором, подвозка его на среднее расстояние 10 км самосвалами ЗИЛ-555. Потребность песка 25 % от веса грунта. 1000×8,0×0,16×1,1×1,03×0,25 = 3617 м 3

Распределение песка автогрейдером Д-598 по всей ширине основания за четыре круговых прохода при скорости движения 3 км/час и длине участка 125 м

Разработка грунта II группы в притрассовом резерве скрепером Д-458, работающим в сцепе с трактором ДТ-54, с подвозкой грунта на земляное полотно на среднее расстояние 200 м. Потребность грунта на 1 км: 1000×8,0×0,16×1,1×1,03×0,75 = 1090 м 3

Распределение грунта автогрейдером Ц-598 по всей ширине основания за 6 круговых проходов при скорости движения 3 км/час и длине участка 125 м

Подвозка раствора ПАВ поливомоечной машиной ПМ-130 на среднее расстояние 2 км из расчета 3% от веса грунта и потребности ПАВ - 0,25 % от веса грунта. Раствора: 1000×8,0×0,16×2,00×0,03 = 78 т

ПАВ: 1000×8,0×0,16×2,00×0,0025 = 6,4 т

Перемешивание грунта с раствором ПАВ и с песком фрезой Д-530 за один проход по одному следу на второй скорости

Прикатка смеси грунта с песком самоходным пневмокатком Д-627 за один-два прохода по одному следу до плотности не выше 0,85 от максимальной стандартной

Размельчение грунта с дополнительным перемешиванием его с песком фрезой Д-530 за один проход по одному следу на второй, третьей скорости

Подвозка битума битумовозом на среднее расстояние 10 км из расчета 6 % от веса смеси. Потребность битума на 1 км: 1000×8,0×0,16×2,00×0,06 = 154 т

Введение битума в грунт через распределительную систему фрезы Д-530 за один проход по одному следу на первой скорости

Перемешивание грунта с битумом за один проход по одному следу фрезы Д-530 на первой скорости

Разравнивание и профилирование смеси автогрейдером Д-598 за восемь круговых проходов по ширине основания при скорости движения 3 км/час и длине участка 125 м

Уплотнение слоя укрепленного грунта катком Д-627 за 18 проходов по одному следу или за 72 прохода по ширине основания, при выполнении первых двух проходов на первой скорости, средних - на второй и последних трех - на третьей

Розлив битумной эмульсии по готовому слою в количестве 0,9-1 л/м 2 автогудронатором Д-640. Потребность битумной эмульсии на 1 км составляет 7,2-8,0 тыс. л

Потребность в машино-сменах на 1 км

Методические указания Методические указания по испытанию вечномерзлых глинистых грунтов в полевых условиях

Дорожная фреза Д-530...................................………... Битумовозы...................................................…………. Поливо-моечная машина ПМ-130 .................………. Автогрейдер Д-698.........................................………... Самоходный пневмокаток Д-827.....................……… Скрепер Д-458................................................………... Экскаватор Э-205..........................................………… Автомобили-самосвалы ЗИЛ-555...................………. Автогудронатор Д-640....................................… ……..

Укрепление грунтов в близи фундамента может потребоваться как при новом строительстве, так и при ремонте уже существующего фундамента здания. Усиление основания необходимо для повышения несущей способности опорной части дома, предотвращения равномерных и неравномерных деформаций, появления трещин.

Своевременные мероприятия по усилению грунта позволят продлить срок службы фундаментов, предотвратить или отсрочить появление различных повреждений (трещины, сколы). Методов проведения работ существует большое количество. Выбор между ними зависит от масштаба проблемы и типа грунта на участке. К основным способам можно отнести:

• механический;
• электрохимический;
• инъектирование;
• термический;
• электроосмос.

При выполнении любых мероприятий необходимо руководствоваться СП 45.13330.2012, пунктами 16 и 17.

Такой вариант подойдет для стабилизации грунта при новом строительстве. Использовать его для ремонта затруднительно без разборки фундаментов. Для предотвращения подвижек и деформаций можно применять один из следующих способов механических воздействий на почву:

• Частичная замена грунта и устройство песчаных подушек. Чтобы усилить очень слабые грунты таким методом, потребуется вложить много усилий. Но для не достаточно прочных оснований вариант поможет предотвратить деформации и ослабить воздействие морозного пучения.
• Трамбовка и уплотнение . Мероприятия проводятся с помощью катков или виброинструментов. Также возможно укрепить грунт плитами, сбрасываемыми с большой высоты.
• (цементация путем смешения цементного раствора с грунтом буросмесительным способом). Этот способ активно используется при строительстве подземных сооружений, защите склонов от обрушения. Суть заключается в том, что одновременно с работой бура в грунт подается закрепляющий раствор, который перемешивается с почвой и застывает. Вариант подойдет для слабых торфяных грунтов. Вместо грунтоцементных свай иногда используют железобетонные буронабивные. Шаг элементов назначается небольшим, они устанавливаются практически вплотную друг к другу.

Механические методы укрепления грунтов достаточно трудоемки и требуют наличия специальной техники. При строительстве своими руками в большинстве случаев они не применимы.

Электрохимический способ для глинистых и илистых почв, пылеватых песков

В этом случае в почву через трубы подаются специальные химические вещества. Одновременно выполняются три действия:

• прохождение электрического тока через грунт;
• подача в грунт растворов солей через электрод со знаком «+» (анод);
• откачка грунтовой воды через электрод со знаком «-» (анод).

При прохождении электрического тока область закрепления грунта насыщается различными солями. Почва при этом уплотняется. Среди всех способов закрепления основания под строящимися или существующими фундаментами электрохимический можно назвать одним из самых дешевых. Но увеличение стоимости электроэнергии приводит к повышению затрат на строительные работы.

Инъектирование сыпучих грунтов и болотистых почв

Метод актуален при необходимости укрепления песков и крупнообломочных пород. Суть заключается в введении в основание специального вяжущего вещества, которое надежно скрепляет сыпучий или слабый материал в единое целое. Перед выполнением работ стоит ознакомится с пособием к СНиП 3.02.01-83 по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве.

К преимуществам использования инъекционных установок можно отнести: малые габариты техники, сокращение буровых работ, возможность применения для труднодоступных мест и стесненных участков и высокую производительность. В зависимости от используемого раствора рекомендуемая область применения отличается:

• Цементация и битумизация инъекторами подойдут для связывания крупнообломочных и гравийных почв, размер фракции которых достаточно велик. В качестве рабочего материала также иногда используют глину с высокой прочностью.
• Силикатизация позволит усилить песчаные основания любой фракции. Закрепление грунта в этом случае проводится жидким стеклом. Также вариант применим для лессовых отложений. При выполнении мероприятий жидкое стекло можно заменить на смолу. Точный состав раствора для укрепления зависит от типа почвы.

Цементация грунта инъекцией.

Чаще всего раствор нагнетается в почву инъекторами через заранее пробуренные скважины. Основное оборудования для производства работ представлено буровыми установками, мощными насосами и миксерами для приготовления раствора.

Важно, чтобы частицы цемента свободно проходили между частицами основания. По этой причине метод нагнетания цемента, битума или жидкого стекла не подойдет для глинистых почв. Эти породы не пропускают даже воду.

Подбор раствора для выполнения мероприятий станет достаточно сложной задачей. Лучше доверить такое усиление фундаментов профессионалам. Кроме привычных составов возможно применение микроцементных и геополимерных растворов.

Термическое закрепление лессов

Для выполнения задачи применяются раскаленные газы. По этой причине усиливаемая порода должна обладать высокой газопроницаемостью. Грунты обжигают двумя методами:

• под отдельно стоящие фундаменты здания (столбы, сваи);
• весь массив под домом.

В обоих вариантах для термической обработки используют скважины, в которые помещается камера сгорания для топлива (солярка, горючий газ). Во втором случае скважины размещают так, чтобы границы зон упрочнения соприкасались.

Топливо моет сжигаться только в верхней части скважины или поочередно по всей ее высоте. Здесь все зависит от имеющегося оборудования. Во втором случае оно должно позволять перемещать камеру сгорания.

Температура обработки лессов не должна превышать 750-850°С. В противном случае порода станет непроницаемой для газов. Средняя продолжительность воздействия высоких температур составляет 5-12 суток. В результате принятых мер структура основания уплотняется, появляются прочные структурные связи, устойчивые к воздействию влаги.

Электроосмос для глин

Из-за низкой проницаемости глинистых оснований их усиление другими методами может быть затруднено. Способ электроосмоса отлично подойдет для водонасыщенных грунтов. Метод схож с электрохимическим, но не подразумевает использования специальных растворов.

При электроосмосе связанная вода стремиться к отрицательному электроду.

В грунт погружают два электрода (положительный и отрицательный). При пропускании тока происходит частичное уплотнение структуры. Связанная с почвой влага скапливается у отрицательного катода. Электрод должен быть выполнен в виде перфорированной трубы, через которую можно выполнить откачку жидкости.

Степень уплотнения зависит от времени воздействия электрического тока на основание. Одновременно метод позволяет укрепить основание и осушить его. Стержень-анод после выполнения работ частично разрушается.

Грамотное укрепление грунтов на этапе строительства или реконструкции позволит увеличить срок эксплуатации всего дома. Перед началом работ потребуется выполнить геологические изыскания и определить тип грунта на участке. При этом стоит руководствоваться ГОСТ «Грунты. Классификация».

Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.

Разработка методов химического закрепления грунтов началась в 1931 г., когда отечественный ученый Б.А. Ржаницын разработал уникальный двухрастворный способ силикатизации водонасыщенных песков. По этой же схеме осуществлялась силикатизация просадочных лессовых грунтов, в которой роль второго реагента выполнял непосредственно грунт.

На начальной стадии химические способы закрепления основывались на использовании неорганического полимера - силиката натрия. На следующем этапе ученые стали смешивать силикат натрия небольшой плотности с отверждающими растворами кислот и солей. Малая вязкость растворов (1,5--3,0 мПа.с) позволила закреплять песчаные грунты с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 2,0 м/сут.

Сегодня, в связи со значительным развитием химии органических полимеров, наиболее популярными реагентами являются выпускаемые химической промышленностью смолы, а именно мочевиноформальдегидная (карбамидная) смола. В качестве отвердителя используют соляную и щавелевую кислоты. Однако некоторая токсичность, обусловленная выделением свободного формальдегида в момент разработки закрепленного массива, т. е. при проходке тоннеля или вскрытии котлована, ограничивает применение данного способа. В результате лабораторных исследований удалось значительно уменьшить выделение свободного формальдегида. Это несколько снизило прочность закрепления, но позволило применять смолизацию при проходке подземных выработок.

В разработку рецептур химических способов закрепления песков и лессов большой вклад внесли доктора технических наук В. В. Аскалонов и В. Е. Соколович.

Химическое закрепление грунтов в широком смысле представляет собой искусственное целенаправленное преобразование строительных свойств естественных грунтов их химической обработкой различными реагентами, основанной на реакциях взаимодействия реагентов между собой или с участием химически активной части грунтов. Такое закрепление грунтов обеспечивает необратимость и долговечность приобретенных ими свойств.

Инъекционное химзакрепление необратимо повышает механическую прочность и устойчивость, уменьшает сжимаемость и водопроницаемость грунтов, а также устраняет просадочность при замачивании лессов и лессовидных грунтов, что обеспечивает широкие возможности его применения для решения многих практических задач в строительстве.

В промышленном и гражданском строительстве инъекционное химзакрепление грунтов применяется для:

усиления и устройства оснований, фундаментов вновь строящихся зданий и сооружений;

усиления оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений;

устройства защитных стен и других подземных конструкций из закрепленных грунтов в качестве мероприятий против подвижек грунтов при их подработке горными выработками;

устройства подпорных стенок и укрепления откосов при вскрытии строительных котлованов и других открытых выработок;

повышения несущей способности свай и других опор;

в качестве временного мероприятия при проходке в слабых грунтах различных подземных выработок.

С химической точки зрения в основе инъекционного химзакрепления грунтов лежит явление конденсации неорганических и органических полимеров (крепителей) при их взаимодействии с коагулянтами (отвердителями) и заключающееся в отверждении полимеров в порах и трещинах грунтов, чем обеспечиваются положительные изменения физико-механических свойств закрепляемых грунтов.

Закрепление грунтов на основе растворов силиката натрия независимо от применяемых отвердителей называется силикатизацией, на основе карбамидных смол - смолизацией, на основе цементных растворов - цементацией.

Участвующие в процессе закрепления грунтов химические вещества в растворах или газы называются закрепляющими реагентами.

Смесь растворов крепителей и отвердителей рабочих концентраций при однорастворном химзакреплении грунтов называется гелеобразующей смесью.

С технологической точки зрения инъекционное химзакрепление заключается в нагнетании под давлением в поры грунтов в их естественном залегании отверждающихся и закрепляющих грунты различных химических реагентов в виде двух отдельно нагнетаемых растворов (двухрастворный способ), одного раствора (однорастворный однокомпонентный способ), одного раствора и газа (двухкомпонентные газовые способы), гелеобразующих смесей из двух компонентов (однорастворные двухкомпонентные способы).

При закреплении грунтов под существующими зданиями и сооружениями с ветхими фундаментами в качестве вспомогательного мероприятия против вероятных утечек закрепляющих реагентов через полости и трещины в кладке при нагнетании предусматривается предварительная цементация фундаментов на контакте подошвы с основанием (вспомогательная цементация).

Для закрепления грунтов в промышленном и гражданском строительстве применяются специально разработанные и опробованные опытом инъекционные химические способы. Каждый из способов имеет свою область применения, ограниченную величинами коэффициента фильтрации - для песчаных грунтов и значениями коэффициента фильтрации, емкости поглощения и степени влажности - для просадочных лессовых грунтов. Выбор способов закрепления для конкретных грунтов осуществляется, руководствуясь указанной таблицей, с учетом гранулометрического состава, номенклатуры, коэффициента фильтрации и других характеристик естественных грунтов, а также проектных требований к прочностным и деформационным свойствам закрепленных грунтов.

С целью повышения эффективности (прочности и радиуса) закрепления грунтов однорастворными способами силикатизации и смолизации, за исключением силикатизации просадочных лессовых грунтов, во многих случаях бывает целесообразно производить предварительную химическую обработку грунтов отвердителями. Вопрос о предварительной химической обработке решается в результате проведения специальных лабораторных исследований и опытных работ в натурных условиях по химзакреплению грунтов.

В зависимости от инженерно-геологических условий, месторасположения объекта, объема работ, габаритов и технических характеристик оборудования реализуется одна из технологических схем производства работ:

укрепление грунтов с дневной поверхности (в зависимости от местных условий растворный узел перемещают по объекту по мере продвижения фронта работ или оставляют в центральной части, раствор подается по трубопроводам, проложенным к участку инъекционных работ);

укрепление грунтов из подземной выработки в один этап или, при протяженной зоне неустойчивых грунтов, поэтапно, с чередованием фаз укрепления и проходки (буровое и инъекционное оборудование размещается в забое);

укрепление грунтов из подземной выработки при размещении бурового оборудования в забое, инъекционного (растворосмесительного и насосного) - на дневной поверхности.

Расположение инъекционных скважин должно обеспечить необходимый контур и сплошность укрепления грунтового массива (расстояние между скважинами и рядами скважин зависит от характеристик укрепляемого грунта и проникающей способности инъекционных растворов).

Дополнительные скважины следует назначать в том случае, если после инъекции раствора в скважинах будут обнаружены зоны с поглощением раствора, превышающим в 10 раз среднее поглощение для данной очереди скважин, участки с неполноценной инъекцией или участки скважин, которые не могли быть пробурены до проектной глубины по производственным обстоятельствам.

Оборудование для проведения работ по укреплению грунтов следует выбирать в зависимости от способа укрепления грунтов (инъекция, струйная цементация), объемов работ, вида инъекционного раствора и технологической схемы его приготовления и нагнетания.

Буровое оборудование в зависимости от назначения должно обеспечивать ударно-вращательный и вращательный способы бурения скважин, необходимое их направление, глубину бурения и диаметр скважин.

Смесительное и нагнетательное оборудование, оснащенное контрольно-измерительной аппаратурой, должно обеспечивать тщательное перемешивание компонентов раствора, требуемое давление нагнетания, высокие темпы работ при минимальных трудовых и материальных затратах, наименьшее загромождение строительных площадок, удобство транспортировки, монтажа, демонтажа и безопасное обслуживание.

В зависимости от гидрогеологических условий участка и принятой технологии инъекции при нагнетании раствора следует использовать кондукторы или пакеры. При обработке трещиноватых грунтов нагнетание раствора осуществляется через буровой став или манжетную колонну, а для обработки несвязных грунтов - через забивные инъекторы, инъекторы-тампоны или манжетные колонны.

Кондукторы предназначены для закрепления и герметизации устья скважины, обеспечения заданного направления скважины при бурении, для установки на скважине инъекционной головки с запорной арматурой и измерительными приборами.

Пакеры предназначены для герметизации скважины (одиночный пакер) или изолирования участка скважины, намеченного для инъекции (двойной пакер). Закрепление пакера в скважине происходит за счет механического обжатия или гидравлического расширения резиновых манжет, укрепленных на нагнетательном ставе.

Манжетные колонны, установленные в скважины, позволяют обрабатывать несвязные грунты в любой последовательности, на любых участках и выполнять многократную инъекцию растворов разных типов в одну и ту же скважину.

Оборудование скважин (кондукторы, пакеры, манжетные колонны, инъекторы, превенторные устройства и т.п.) подбирается в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий объекта и способа инъекции грунтов.

Методы укрепления грунтов по типу используемых инъекционных материалов подразделяются на цементацию, силикатизацию и смолизацию; по методу введения раствора в грунт - на обычную инъекцию и струйную цементацию.

Цементация грунтов как способ представляет собой заполнение пустот, трещин и крупных пор в крупнообломочных грунтах раствором, образующим со временем твердый цементный или цементно-глинистый камень.

Для цементации можно использовать цементные, цементно-песчаные и цементно-глинистые растворы. В каждом отдельном случае необходимо выбирать как состав раствора, так и его водоцементное отношение (В/Ц), которое может изменяться от 1 до 0,4. Кроме того, инъекционные растворы должны обладать следующими характеристиками: подвижностью раствора по конусу АзНИИ 10--14 см, водоотделением в течение 2 ч 0-2 %, прочностью при сжатии после твердения в течение 28 сут 1--2 МПа. Исходная плотность таких растворов, как правило, составляет 1,60--1,85 г/см3. Все эти характеристики обусловливаются проектом.

Применение цементных растворов, как установлено практикой, не прекращает фильтрации полностью. Это объясняется повышенной крупностью помола цемента, который в настоящее время имеет размер частиц порядка 50 мкм, а это значит, что трещины размером 0,2 мм физически не могут быть зацементированы.

В отличие от цементации глинизация может применяться для заполнения карстовых пустот только в сухих породах, способных после нагнетания глинистого раствора впитывать из него воду. В связи с этим после заполнения пустот глинистый раствор должен находиться в течение нескольких суток под гидравлическим напором.

При глинизации применяют глинистый раствор плотностью 1,2--1,3 г/см3.

В результате повышения давления (более 2 МПа) вода из глинистого раствора отжимается, обезвоженное глинистое тесто плотно заполняет пустоты и порода становится водонепроницаемой.

Глинизация так же, как и цементация, может применяться только при небольших скоростях движения грунтовых вод во избежание уноса раствора из тампонируемой зоны, т. е. в гравелистых и трещиноватых грунтах, в которых коэффициент фильтрации находится в пределах от 50 до 5000 м/сут.

цементация инъекционный строительство

Рисунок 1 Технологическая схема процесса цементации грунтового основания: 1 - емкость для замешивания раствора; 2 - насос для раствора; 3 - напорный трубопровод; 4 - обратный труопровод; 5 - инъекторы; 6 - укрепленный грунт

В 1931 г. был разработан двухрастворный способ силикатизации, сущность которого состояла в том, что в песчаный грунт любой влажности через забитую металлическую перфорированную трубу (инъектор) поочередно нагнетались раствор силиката натрия (натриевое жидкое стекло) Na2OnSiO2 и раствор хлористого кальция CaCl2. В результате химической реакции между ними в порах грунта образуется гидрогель кремниевой кислоты, и грунт быстро и прочно закрепляется.

Двухрастворный способ обеспечивает высокую прочность грунта и практически его полную водонепроницаемость. Недостатками этого способа являются высокая стоимость и большая трудоемкость работ. Поэтому его преимущественно применяют при усилении оснований под сооружениями. Закрепленный грунт имеет кубиковую прочность 1,5…3,5 МПа.

Прочность закрепленного грунта не снижается при воздействии на него агрессивных вод.

Для закрепления мелких и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации от 0,0006 до 0,006 см/сек применяют однорастворный способ. В грунт нагнетают гелеобразующий раствор из жидкого стекла и фосфорной кислоты либо из жидкого стекла, серной кислоты и сернокислого аммония. Первая рецептура обеспечивает более быстрое гелеобразование.

Прочность закрепленного грунта значительно ниже, чем при двухрастворном способе. Этот способ находит применение главным образом при устройстве противофильтрационных завес.

Однорастворный способ силикатизации используют и для закрепления лёссовых просадочных грунтов, имеющих коэффициент фильтрации от 0,0001 до 0,0023 см/сек.

При этом в грунт нагнетают раствор одного жидкого стекла. Гелеобразование происходит за счет реакции раствора жидкого стекла с водорастворимыми солями грунта и его обменным комплексом. Роль второго раствора выполняет сам грунт.

Не рекомендуется применять силикатизацию для закрепления грунтов, пропитанных нефтяными продуктами, смолами и маслами, при наличии грунтовых вод, имеющих рН >9 при двухрастворном способе, и в случае рН>7,2 при однорастворном способе силикатизации мелких и пылеватых песков.

Нецелесообразно подвергать силикатизации грунты, когда скорость грунтовых вод превышает 0,006 см/сек.

Рисунок 2 Технологическая схема процесса силикатизации грунтового основания: 1 - насос для откачки воды из катода; 2 - наголовник; 3 - ниппель; 4- генератор постоянного тока(для электросиликатизации); 5 - бак с раствором; 6 - баллон со сжатым воздухом(компрессор); 7 - перфорированная часть инъектора; 8 - наконечник инъектора; 9 - дополнительный инъектор(для электросиликатизации)

При силикатизации просадочных лессовых грунтов с влажностью 16--20% инъекцию силикатного раствора плотностью 1,13--1,20 г/см3 можно осуществлять с помощью забивки инъекторов или через стенки пробуренных скважин. Для этого бурильным станком ЦГБ-50 проходят скважину глубиной, равной длине первой заходки. Длина заходки в существующей практике составляет 2--3 м. Затем в верхней зоне заходки устанавливают надувной тампон, через который по шлангу от насоса раствор нагнетают в грунт. Затем тампон вынимают из скважины и производят ее бурение на длину следующей заходки. Так повторяют на всю глубину закрепления просадочного лесса.

При химическом закреплении песчаных грунтов на глубине 50--150 м, нагнетание химических растворов осуществляют через манжетные инъекторы, опускаемые в пробуренную под защитой глинистого раствора скважину диаметром 120--150 мм. Скважину пробуривают на всю глубину закрепляемой зоны, затем в скважину, заполненную глинистым раствором (благодаря чему стенки ее не требуют крепления), погружают инъектор с резиновыми манжетами, закрывающими его отверстия. После этого через нижнюю манжету с применением тампона нагнетают цементно-глинистый раствор, который заполняет зазор между инъектором и стенкой скважины. Этот вариант позволяет в дальнейшем нагнетать закрепляющий раствор в любой зоне инъектора. Манжетный инъектор может быть использован для закрепления грунта под существующими зданиями путем задавливания его из специально подготовленной траншеи.

Таким образом, применение инъекторов различной конструкции позволяет нагнетать химические растворы на требуемую глубину.

Смолы, которые могут быть использованы для закрепления грунтов, должны обладать невысокой вязкостью и полимеризоваться в порах грунта при температуре от 4 до 10 °С. К таким смолам относятся:

мочевино-формальдегидные (карбамидные), образующиеся в результате поликонденсации мочевины и формальдегида;

фенольные, образующиеся в результате поликонденсации фенолов и альдегидов;

фурановые, образующиеся при конденсации фурфурола и фурилового спирта; акриловые--производные акриловой кислоты;

эпоксидные, получающиеся при конденсации эпихлоргидрина (или дихлоргидрина) с полиаминами, фенолами, полиспиртами и другими соединениями.

Самой приемлемой для закрепления грунтов по всем критериям является мочевиноформальдегидная (карбамидная) смола с различными отвердителями. Эта смола легко растворяется в воде, имеет малую вязкость, отверждается при невысокой температуре, а самое главное выпускается отечественной промышленностью в виде клеев в большом масштабе и по своей цене вполне доступна для широкого использования при закреплении грунтов.

Сущность способа состоит в нагнетании в грунт гелеобразующего раствора, состоящего из раствора смолы и отвердителя в виде соляной или щавелевой кислоты. Способ обеспечивает прочное закрепление, придает грунтам водонепроницаемость. Кроме того, способ позволяет закреплять карбонатные грунты. При повышенном содержании карбонатов (до 3%) проводится предварительная обработка грунта раствором кислоты в объеме, равном объему гелеобразующего раствора.

Рисунок 3 Технологическая схема процесса смолизации грунтового основания: 1 - инъектор; 2 - рабочий шланг; 3 - манометр; 4 - рабочий бачок; 5 - пробковый шланг; 6 - компрессор или баллон со сжатым воздухом

Сегодня поговорим о такой теме, как строительство дорог с применением стабилизирующих технологий при обработке грунта. На самом деле, тема может показаться легкой, однако существуют определенные нормы и правила при возведении даже относительно небольших участков и дорог не только общего пользования, а, к примеру, внутри дворовых. Основной тезис заключается в правильном понимании того, какой должна быть технология укрепления грунта и его стабилизации.

Строительство дорог по технологии стабилизации грунта

Впервые подобная технология была испытана и внедрена ещё в начале 80-х годов в Америке, затем нашла своих поклонников в Европе, в том числе в России. Как и ранее, стабилизация грунта или точней основания (подушки) является оптимальным и с одной стороны выгодным шагом, позволяющим в определенной местности и в некоторых случаях обустроить дорожной полотно без использования таких привычных материалов как асфальт или бетон.

Подобная методика характерна не только при строительстве грунтовых дорог, но при реконструкциях насыпей под Ж/Д линии, при строительство асфальтовых или бетонных дорог. Кроме того, широкое применения технология нашла при устройстве искусственных водоемов, где требуется уплотнение почвы.

Стабилизаторы, используемые при данной технологии, позволяют использовать местный материал, к примеру, глину, песок для устройства основания под дорогу. Это выгодно с экономической точки, да и в тяжелых условиях строительства, где нет стабильного подвоза классических строительных средства, использование подобных местных стабилизаторов и материалов вполне обосновано.

Укрепление и стабилизация грунтов

Под укреплением и стабилизацией почвы понимают один из способов, используемых строителями при повышении износостойкости и прочности дорожного полотна, увеличениях сроков использования, а также необходимости сокращения расходов на строительство. По подсчетам специалистов, подобная технология позволяет сэкономить где-то в 1,5 раза на затраты для традиционных материалов.

Кроме того, укрепление грунтов гарантирует сокращение объёмов привозимого грунта для формирования той же дорожной одежды.

Вы должны понимать, как и любой процесс подобная технология включает некоторые этапы. Прежде, чем рассмотрим этапность работы, хотелось бы напомнить, что стабилизация грунта обязательно включает в себя использование специальных минеральных добавок, в том числе цемента. Они позволяют повысить показатели прочности, а также значительно увеличить устойчивость к образованию в будущем трещин или ям.

Что касается самого процесса, то подразумеваются следующие этапы:

1. Определение характеристик грунта, предварительное исследование.
2. Подготовка и разработка специального состава для стабилизации.
3. Выемка лишнего объёма грунтов.
4. Обустройство определенных уровней почвы и оснований, в которых будет достаточно минеральных примесей.
5. Уплотнение по средство динамики и статики.
6. Произведение контроля за проводимыми работами.

Технология укрепления грунтов укрепляющими растворами

В мире существует огромный арсенал средств, различных химических реагентов, позволяющих закреплять грунт на достаточно продолжительный период. К преимуществам подобного метода можно причислить:

• высокий уровень механизации для проведения всех операций;
• гарантия упрочнения грунта до заданных параметров согласно проектов;
• небольшая трудоемкость;
• сокращение ручного труда.

Относительно недавно была разработана технология под названием газовая силикатизация. Под ней понимается применение в качестве укрепления грунта углекислого газа и раствора жидкого стекла.

По технологии изначально необходимо «накачать» почву углекислым газом под давлением в пределах 0.2 МПа. Это позволяет активировать минеральные частицы грунта. Затем вводят раствор жидкого стекла с начальной плотностью в пределах от 1.19 до 1.30 г. на см3.

Помимо выше указанной технологии был разработан метод электросиликатизации, во время которого при нагнетании в грунт гелеобрзующих смесей на основе силиката и натрия подается напряжение. Потребление электричества зачастую составляет до 30 кВт на 1 м3. Что касается потребления растворов, то он абсолютно такой же, как и в случае газосиликатиции.

Технология стабилизации грунта

Суть подобной технологии заключается во введении в почву необходимых добавок (минеральных), позволяющих повысить механические свойства. При этом грунт значительно измельчается и смешивается с необходимыми минеральными компонентами для последующего уплотнения. При этом ещё на момент проектирования разрабатывается и определяется необходимый состав компонентов.

После тщательного смешивания измельченных материалов со связующими частицами получается настоящая плита, словно монолит, как раз и образующая необходимое дорожное основание.

К конкретным преимуществам подобной технологии можно отнести:

• сокращение стоимости работ;
• сокращение времени на работу;
• обеспечение высокой эксплуатационной устойчивости.

Плюсы технологии

Технология укрепления и стабилизации почвы, как уже выяснили, достаточно популярна не только в нашей стране, но за рубежом. Самое интересное, что по правилам при использовании подобной технологии проводить обустройство дорожных покрытий можно даже в зимний период. Поэтому никакие климатические условия не могут стать проблемой и преградой. Но нужно понимать, что для этого необходимо полное соответствие работам и используемым компонентам.

В целом, можно выделить следующие группы преимуществ:

1. Препятствие при попадании влаги на основание, соответственно высокая устойчивость к эрозии, размоканию и морозостойкости. Единственное исключение в невозможности справится с морозным пучением грунта.
2. Повышенный, так называемый модуль упругости, сдвигоустойчивости, соответственно снижается эластичность. Вместе с этим гарантируется возможность снижения слоя асфальтобетона вплоть до 50%, исключается просадка, образование колей, а также исключается появление трещин.
3. Используется материал, в частности, грунт, находящийся уже непосредственно на строительной площадке, в редких случаях привозной. Соответственно экономим на привозных материалах и на затратах для транспортировки.

Часто встречающиеся ошибки

К распространенным ошибкам можно отнести:

1. Использование устаревшей либо не соответствующей техники.
2. Использование грунта с недостаточной влажностью либо, наоборот, слишком переувлажненного грунта.
3. Отсутствие контроля при проведении работ по уплотнению слоев.
4. Неправильная концентрация смеси, то есть малое или большое содержание вяжущих элементов.

По итогу хотелось бы выделить следующее, что при подготовке любого объекта и производимых работах, используя технологию стабилизации и укрепления, важно подходить ответственно к проведению в целом работ. Уделять внимание проектированию, инженерно техническому и лабораторному анализу. Без грамотного контроля по составу смеси конечный результат, как экономическая эффективность, будет утерян.