Штучні основи - Спеціальні види робіт у будівництві
До штучних підстав вдаються у тих випадках, коли природні грунти за своїми властивостями не відповідають нормальним умовам зведення та експлуатації будівлі або споруди, тобто є слабкими. У цих випадках застосовують ущільнення та закріплення ґрунтів або замінюють їх більш міцними, тобто створюють штучну основу. До штучних можна також віднести і пальові основи, коли навантаження від споруди на ґрунт передається через палі, проте зазвичай таку конструкцію називають пальовим фундаментом, а не основою.
Механічне ущільнення ґрунтів може бути здійснено трьома способами: безпосередньою вагою механізмів (катки), ударним (трамбування) та вібраційним (вібратори).
Найбільшого ефекту від ущільнення можна досягти за певної вологості грунту. Оптимальне значення вологості таке: для піщаних ґрунтів – 8-17%; для супіщаних – 15-18%; для суглинистих – 17-20% і для глинистих – 20-25%.
Катки застосовують головним чином для ущільнення зв'язкових ґрунтів та для невеликих по товщині шарів незв'язних ґрунтів.
Останнім часом набуло поширення ущільнення трамбуванням, що скидається з різних кранів або копро. Залізобетонні або металеві плити вагою 1-2 т піднімають на висоту 1-2 м і більше і скидають униз. При цьому ґрунт ущільнюється на глибину до 1 м. Такий метод можна застосовувати як для зв'язкових, так і незв'язних ґрунтів.
Ущільнення ґрунтів піщаними і ґрунтовими палями полягає в тому, що сталеві труби діаметром не менше 300 мм занурюють у ґрунт, а потім заповнюють їх піском або ґрунтом, заливають водою і навертають на поверхню. Усі ці операції виконують за допомогою вібраторів.
Закріплення ґрунтів досягається цементацією, бітумізацією, силікатизацією, стабілізацією, а такожза допомогою полімерних смол.
Цементація ґрунту полягає в нагнітанні в його порожнечі цементного розчину через попередньо забиті труби - ін'єкори, які поступово витягують із ґрунту. Після затвердіння розчину частинки ґрунту зв'язуються в кам'яноподібний масив. Цементацію застосовують для закріплення галечникових та гравійних відкладень, а також крупнозернистих та іноді середньозернистих пісків.
У гідротехнічному будівництві нерідко застосовують цей спосіб для створення водонепроникних основ на тріщинуватих скельних породах. Але на дрібнозернистих пісках і за наявності тріщин менше 0,1-0,22 мм цементація не застосовна, тому що в цьому випадку розчин погано проникає у порожнечі та тріщини.
Бітумізація грунту є нагнітання гарячого бітуму або холодної бітумної емульсії в порожнечі і тріщини грунту через спеціальні ін'єктори. Цей метод, як і і цементацію, застосовують лише крупнозернистых і деяких среднезернистых пісках й у тріщинуватих скельних породах.
Силікатизація заснована на здатності ін'єктованого в ґрунт силікатного розчину (рідкого скла) переходити в гель, який міцно зв'язує ґрунтові частинки в одне ціле. Ґрунт після силікатизації стає водонепроникним та непросадочним, його міцність досягає 35 кг/см 2 . Силікатизація - це найдешевший спосіб закріплення лісових і піщаних ґрунтів, у тому числі і пливунів (пилуватих пісків, насичених водою).
Стабілізацію, або «глінізацію», ґрунтів застосовують для ліквідації просадних властивостей лесових ґрунтів. Цей спосіб заснований на заповненні пор мікро-і макроструктури ґрунту глинистим матеріалом. Для цього використовують водну суспензію бентонітової глини, яку ін'єктують у ґрунт під тиском.
Застосуваннякарбомідної смоли для закріплення піщаних ґрунтів - одне з останніх досягнень у цій галузі. Сутність способу полягає у зв'язуванні пісків розчином карбомідної смоли з затверджувачем. Ін'єктують смолу за допомогою обладнання, яке застосовується при силікатизації плавунів. Міцність при стисканні закріпленого карбамідною смолою ґрунту досягає 20 кг/см 2 .
В результаті прогріву під впливом високих температур у глинистих ґрунтах відбувається ряд фізичних та хімічних незворотних процесів, що значно підвищує міцність ґрунту на стиск.
Електричне закріплення грунтів засноване на тому, що при пропуску постійного електричного струму через водонасичений глинистий грунт виникають електроосмос (тобто перенесення води від позитивного полюса до негативного), електроліз та вторинні хімічні реакції. В результаті відбувається зневоднення та ущільнення ґрунту, а також збільшення зчеплення між його частинками, зменшення коефіцієнта фільтрацій та розмокання тощо.
Заміну ґрунтів застосовують у тому випадку, коли їх ущільнення або закріплення викликають низку труднощів. Шар слабкого ґрунту замінюють подушками з піщано-гравелистих або піщаних ґрунтів. Залежно від місцевих умов подушки влаштовують як у котловані, так і безпосередньо на поверхні (підсипання).
Підсипки з використанням рваного або каміння знайшли застосування при влаштуванні основ гідротехнічних споруд.