Уплотнение просадочных грунтов

Способы уплотнения просадочных грунтов для устройства оснований зданий и сооружений, включая поверхностное уплотнение тяжелыми механизмами, уплотнение с устройством грунтовых подушек, трамбование котлованов, уплотнение грунтовыми сваями и уплотнение предварительным замачиванием, определяются проектом. Работам предшествует опытное (пробное) уплотнение. Размеры опытных участков: не менее 3dх3d (d- диаметр трамбовки) или двойной ширины работающего органа трамбующей машины при уплотнении трамбованием и не менее 6х12 м при уплотнении укаткой. При уплотнении грунтовыми сваями (глубинное уплотнение) опытный участок уплотняют не менее чем тремя смежными сваями, расположенными в плане в вершинах равностороннего треугольника на расстоянии, указанном в проекте.

Опытное уплотнение грунта предварительным замачиванием, в том числе с применением энергии глубинных взрывов, проводят в опытном котловане глубиной 0,8 м и шириной, равной толщине слоя просадочного грунта, но не менее 20 м. При уплотнении трамбовками через каждые два удара трамбовки (два прохода трамбующей машины) по забитым в грунт штырям нивелированием определяют понижение уплотняемой поверхности. Для контрольного определения толщины уплотненного слоя в центре уплотненной площади на глубине, равной двум диаметрам трамбовки (через 0,25 м по глубине), определяют плотность и влажность грунта. Опытное уплотнение производят для всех разновидностей применяемых грунтов не менее чем при трех значениях их влажности, в том числе влажности на границе раскатывания, а также увеличенной и уменьшенной на 20%. После уплотнения грунта на опытном участке определяют плотность и влажность уплотненного грунта на двух горизонтах, соответствующей верхней и нижней частям уплотненного слоя.

При опытном трамбовании после каждых двух ударов трамбовки замеряют понижение дна котлована. Нивелирование выполняют по верху трамбовки в двух диаметрально противоположных точках. В центре опытного котлована для контрольного определения размеров уплотненной зоны отрывают шурф на глубину, равную двум диаметрам или двойной ширине основания трамбовки, с отбором проб грунта по глубине и в сторону от центра через 0,25 м. Для определения результатов опытного глубинного уплотнения грунтовыми сваями на строительной площадке отрывают контрольный шурф на глубину не менее 0,7 просадочной толщи с определением влажности и плотности грунта через каждые 0,5 м на глубину 3 м, а ниже – через каждый метр. На каждом горизонте определяют плотность в двух точках в пределах каждой грунтовой сваи и в пределах межсвайного пространства. Для наблюдения за просадкой уплотняемого грунта в процессе опытного замачивания на дне опытного котлована и за его пределами по двум взаимно перпендикулярным сторонам котлована устанавливают поверхностные марки через 3 м на расстоянии, равном полуторной толщине слоя просадочного грунта, а в центре котлована - куст глубинных марок в пределах просадочной толщи через 3 м по глубине.

При проведении опытного уплотнения в акте необходимо указать следующие данные:

            -       при поверхностном уплотнении трамбованием – размеры, вес и число проходов трамбующей машины по одному следу

            -       при поверхностном уплотнении укаткой – величину отсыпаемых слоев и режим работы механизмов

            -        при вытрамбовывании котлованов – размеры трамбовки и режим работы механизмов, а при вытрамбовывании котлованов с уширенным основанием дополнительно указывают размеры уширения

            -        при глубинном уплотнении грунтовыми сваями – характеристику применяемого оборудования, общий объем и объем отдельных порций грунта, засыпаемого в скважины, толщину верхнего недоуплотненного слоя грунта и способ его ликвидации

           -        при уплотнении грунтов замачиванием – расход воды на 1 м2 замачиваемой площади, время замачивания, диаметр и глубину скважин, толщину верхнего недоуплотненного слоя грунта и способ его уплотнения.

При устройстве оснований способом поверхностного уплотнения грунтов тяжелыми трамбовками необходимо выполнять следующие требования:

           -         отрывку котлованов и траншей вести отдельными участками, размеры которых назначают в зависимости от производительности механизмов из расчета сохранения максимальной влажности грунта в открытом котловане на период трамбования

           -          в пределах отдельных участков грунт следует уплотнять циклами с последовательным переходом от следа к следу. При различной глубине заложения фундаментов уплотнение грунта следует начинать с более высоких отметок

           -         по окончании поверхностного уплотнения верхний взрыхленный слой грунта должен дополнительно уплотняться ударами трамбовки с высоты 0,5 – 1 м

           -         уплотнение грунта трамбованием в зимнее время допускается при талом состоянии грунта и естественной влажности.

При устройстве оснований способом отсыпки в котлованах грунтовых подушек (послойной отсыпки грунта с последующим уплотнением, укаткой или трамбованием) необходимо соблюдать следующие требования:

           -          толщина отсыпаемых слоев должна приниматься в зависимости от  данных, полученных при опытном уплотнении

           -          грунт для устройства грунтовой подушки должен иметь оптимальную влажность

           -          отсыпка каждого последующего слоя разрешается только после проверки качества уплотнения и получения удовлетворительных результатов по предыдущему слою

           -          устройство грунтовых подушек в зимнее время допускается из талых грунтов с содержанием мерзлых комьев размером до 15 см не более 15% от общего объема при среднесуточной температуре воздуха не ниже – 10 гр.С.  При понижении температуры в процессе работы подготовленные, но не уплотненные участки котлована следует укрывать теплоизоляционными материалами или рыхлым сухим грунтом. Отсыпка грунта на промороженный слой не допускается.

Устройство оснований способом трамбования котлованов под отдельно стоящие фундаменты должно выполняться с соблюдением следующих требований:

           -      трамбование котлованов надо выполнять сразу на всю глубину без изменения положения направляющей штанги трамбующего механизма

           -       доувлажнение грунта следует производить от отметки дна котлована на глубину не менее полуторной ширины котлована

           -        в зимнее время оттаивание мерзлого грунта следует производить на всю глубину промерзания в пределах площадки, стороны которой равны полуторным размерам сторон котлована

           -         втрамбовывание в дно котлована гравия, щебня, крупного песка для создания уширенного основания (если это предусмотрено проектом), производят сразу после вытрамбовывания котлована.

Устройство оснований способом глубинного уплотнения грунтов с использованием грунтовых свай должно выполняться с соблюдением следующих требований:

            -        проходка скважин должна осуществляться при естественной влажности грунта с использованием преимущественно ударных снарядов массой не менее 3 т при высоте сбрасывания 0,8-1,2 м. Устройство скважин в зимнее время следует выполнять после проходки бурением

            -        устройство скважин взрывным способом допускается, если влажность грунта находится в пределе раскатывания; скважины надо устраивать через одну, а пропущенные – только после засыпки и послойного уплотнения ранее пройденных

            -         перед засыпкой каждой скважины, полученной взрывом, следует замерять ее глубину; при обнаружении завала высотой до 1,5 м он должен быть уплотнен ударами трамбующего заряда; если завал более 1,5 м, надо пройти новую скважину

           -           для уплотнения грунта в скважинах следует применять станки, обеспечивающие возможность использования грунтов с отклонением от оптимальной влажности в пределах от + 0,02 до – 0,06. При отрицательной температуре воздуха скважины набивают талым грунтом.

Устройство оснований способом уплотнения грунта предварительным замачиванием, в том числе с применением энергии глубинных взрывов, должно выполняться с соблюдением следующих требований:

         -     планировку дна котлованов надо выполнять срезкой грунта

         -     уровень воды в котловане должен поддерживаться в пределах 0,3 – 0,8 м

         -     нивелирование марок для наблюдения за осадкой должно производиться не реже 1 раза в 5-7 дней. За условную стабилизацию осадки принимается осадка не менее 1 см в неделю

         -     глубину замачивания устанавливают по результатам определения влажности грунта через 1 м по глубине на всю просадочную толщину

         -     при отрицательных температурах воздуха предварительное замачивание должно производиться с сохранением дна затапливаемого котлована в талом состоянии и подачей воды под лед

         -      взрывные работы выполняют непосредственно после завершения замачивания массива грунта, не оставляя не взорванных зарядов.

Силикатизация и смолитизация грунтов

Химические материалы, применяемые при силикатизации и смолитизации грунтов (водные растворы силиката натрия, карбамидные и другие синтетические смолы в качестве красителей, неорганические и органические кислоты и соли, некоторые газы в качестве отвердителей, рецептурные добавки разного назначения, гелеобразующие смеси, рабочие составы) должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов, ТУ и проекта. При выборе инъекционного оборудования необходимо учитывать назначенные проектом удельные расходы и давления при нагнетании, а также агрессивность закрепляющих реагентов. При разбивке мест размещения инъекторов и скважин в плане допустимые отклонения составляют +/- 5 см. Максимальные отклонения инъекторов и скважин от проектных направлений не должны превышать 1% их глубины.

Чтобы предотвратить выбивание закрепляющих реагентов через соседние инъекторы , погружение инъекторов (бурение скважин) в плане и нагнетание реагентов производят на удвоенном расстоянии (т.е. через один) с последующим нагнетанием реагентов в пропущенные. Закрепляющие реагенты нагнетают отдельными заходками (порциями), обеспечивая заданную проектом конфигурацию и монолитность закрепляемых массивов. Закрепление грунтов заходками по глубине массива в однородных по водопроницаемости грунтах производят непрерывно от устья в глубину или после предварительного погружения инъекторов на всю глубину – из глубины к устью. Порядок назначается проектом в зависимости от конструкции закрепляемого массива и конкретных условий. В неоднородных по водопроницаемости грунтах в первую очередь закрепляют слой с большой водопроницаемостью. В водоносных грунтах эти слои закрепляют в порядке, обеспечивающим условия для свободного отжатия грунтовой воды нагнетаемыми реагентами.

В случаях, когда при инъекции возникают разрывы в грунтах с выходом закрепляющего реагента наружу, при наличии песчаных грунтов нагнетание приостанавливают и продлевают перерыв на период отверждения реагента, затем перемещают зону инъекции на следующую заходку и продолжают ее в соответственно увеличенном количестве. А при наличии просадочных грунтов, кроме того, предварительно производят тампонаж разрыва нагнетанием глиноцементного раствора. Если обнаруживаются выходы закрепляющего реагента через трещины или полости в фундаментах под существующими сооружениями, инъекцию приостанавливают и производят вспомогательную цементацию на контакте фундаментов с основанием.

При производстве работ по закреплению грунтов силикатизацией и смолизацией кроме соблюдения правил пожарной безопасности, техники безопасности и охраны окружающей среды необходимо выполнять специальные требования по защите персонала от вредного влияния применяемых реагентов и меры, исключающие загрязнение вредными производственными отходами почвы, грунтовых вод и атмосферного воздуха, а также территории и помещений. Эти требования касаются транспортировки, складирования и приготовления закрепляющих химических реагентов, промывки технологического оборудования и эвакуации технологических отходов и промывных вод, а также обеспечения персонала средствами индивидуальной защиты.