Технічна меліорація ґрунтів

ТЕХНІЧНА МЕЛІОРАЦІЯ ГРУНТІВ

При вирішенні інженерно-будівельних завдань дуже часто доводиться перетворювати як скельні та напівскельні, так і дисперсні та мерзлі природні ґрунти для покращення їх властивостей відповідно до вимог видів будівництва. Це зазвичай призводить до створення поліпшених за властивостями фунтів. У зв'язку з цим, згідно з ГОСТ 25100-95,природними утвореннями, зміненими в умовахприродного залягання,є природні грунти, для яких середні значення показників хімічного складу змінені не менше ніж на 15%.При цьому до них відносяться не тільки ґрунти, що зазнали цілеспрямованих змін, а й природні ґрунти, в яких під впливом діяльності людини відбулися різні зміни у складі, будові, стані та властивостях.

Вирішенням питань поліпшення властивостей ґрунтів займається спеціальний напрямок інженерної геології -технічна меліораціяґрунтів.Найбільш широке застосування технічна меліорація ґрунтів знайшла при будівництві будівель та споруд з метою штучної зміни властивостей ґрунтів у бік поліпшення їх основних властивостей: міцності, водостійкості, зниження водопроникності, що особливо важливо, коли ці ґрунти використовуються як основи.

Ущільнення(зміна фізичним впливом) тазакріплення(Існують два основні шляхи отримання покращених ґрунтів - зміна фізико-хімічним впливом). Під ґрунтами, зміненими фізичним впливом, розуміють природні ґрунти, в яких техногенний вплив (ущільнення, заморожування, тепловий вплив, відтавання тощо) змінює будову тафазовий склад. Під ґрунтами, зміненими фізико-хімічним впливом, розуміють природні ґрунти, в яких техногенний вплив змінює їх речовий склад, структуру та текстуру. При ущільненні зазвичай дисперсних фунтів відбувається зменшення їх пористості, збільшується кількість контактів між частинками. Це призводить до збільшення загальної міцності ґрунтової основи та зменшення його стисливості. Ґрунти ущільнюються як з поверхні (катками, важкими трамбуваннями, вібрацією, замочуванням), так і в глибині товщ (грунтові палі, вибухи, замочування і т. д.).

При закріпленні збільшується міцність фунтів. Це досягається підвищенням міцності контактів між окремими частинками Фунту або фунтовими агрегатами шляхом склеювання частинок різними хімічними речовинами (силікатизація, цементація та інші методи), спікання частинок один з одним (при випаленні фунтів, застосування НВЧ — надвисоких частот) шляхом створення льодових контактів (заморожування) фунтів), шляхом армування фунтового масиву (застосування різних типів анкерів, геотекстильних та нетканих синтетичних матеріалів) тощо.

Для зміцнення скельних і полускальных тріщинуватих ґрунтів використовують в основному закріплювальні методи - цементацію, бітумізацію, глинізацію та ін. Для великоуламкових фунтів використовують силікатизацію, цементацію, бітумізацію, заморожування (при невеликих значеннях коефіцієнтів фільтрації); для піщаних ґрунтів - силікатизацію, термічну обробку, смолізацію, кольматацію, заморожування, віброущільнення, трамбування, укатку, замочування та ін; для зв'язкових ґрунтів-силікатизацію, електроосмос, термічну обробку, трамбування, укатку, вибухи,замочування (для лесів), заморожування та ін; для зв'язкових органо-мінеральних та органічних фунтів (мули, торф, заторфовані ґрунти та ін.) - електроосмос, електрохімічне закріплення, заморожування, гравітаційне ущільнення та ін.

Слід зазначити, що всі багаторічні мерзлі фунти (клас мерзлих фунтів) при відтаванні різко погіршують свої міцнісні та деформаційні показники.

Найбільше методів поліпшення властивостей пов'язані з дисперсними фунтами. Методи мають різну сферу використання: одні методи застосовні лише у передпобудовний період; а інші як у передбудовний період, так і під час будівництва та експлуатації об'єкта (метод силікатизації). Ряд способів покращує властивості ґрунтів тільки на поверхні землі і до невеликої глибини (поверхневі методи), наприклад, трамбування, ущільнення ґрунтів укочуванням. Інші методи дають можливість ущільнювати ґрунти в глибині ґрунтових товщ (силікатизація, термічний випал) - це глибинні методи. Існують методи, які здатні покращити властивості ґрунтів, як на поверхні, так і в глибині ґрунтових масивів, наприклад, віброущільнення.

Поліпшення властивостей ґрунтів у ряді випадків здійснюється після попереднього порушення природних структурних зв'язків (трамбування, укочка), а в інших випадках це досягається за збереження цих зв'язків (силікатизація, хімічна обробка).

У табл. 30 основні методи технічної меліорації ґрунтів.

меліорація

Скельні грунти.Ослаблення міцності скельних грунтів пов'язане з тріщинуватістю і порожнечою. Тріщини скріплюються металевими скобами, зашпаровуються цементами і силікатними розчинами, що надає скелястим ґрунтам монолітність і міцність. Останнє називаютьтампонажним закріпленням.З метоюприпинення фільтрації води тріщини заливають гарячим бітумом чи забивають глиною. Аналогічні способи використовують для порожнеч, якщо вони розташовані поблизу поверхні землі і обмежені в об'ємах (6) (протифілипраційні методи). шарів глин або важких суглинків

Дисперсні ґрунти.Поліпшити властивості пухких та зв'язкових ґрунтів можна різними методами. За своїми особливостями їх поділяють на три групи:

фізико-механічні (механічні та фізичні);

Цей поділ має відому умовність, оскільки багато методів за змістом не вписуються у рамки однієї будь-якої групи часто дуже тісно пов'язані друг з одним.

У літературі з будівництва методи технічної меліорації поділяють на дві інші групи: методи ущільнення та методи закріплення ґрунтів. Під ущільненням мається на увазі механічне зміцнення грунтів, а під закріпленням всі інші способи поліпшення властивостей (фізичні, фізико-хімічні та хімічні).

Фізико-механічні методи. Механічні методи дають можливість ущільнювати дисперсні ґрунти зовнішніми навантаженнями (тиском, ударами, вібрацією). Розрізняють такі способи ущільнення ґрунтів: 1) трамбуванням; 2) ґрунтонабивними палями; 3) віброущільнення; 4) енергією вибуху; 5) укаткою; 6) гравітацією. Сутність цих способів однотипна — ущільнення грунтів відбувається рахунок зменшення пористості. При цьому природні структури ґрунтів порушуються та формуються нові структурні зв'язки. Механічне ущільнення застосовують як для пухких, так зв'язкових грунтів.

Трамбування.У промисловеГромадянському будівництві найбільше застосування отримав метод механічного ущільнення пилувато-глинистих грунтів трамбуванням. Для трамбування використовують залізобетонні або металеві трамбування до 7 т, які скидаються на ґрунт із деякою висоти. В останні роки з'явився досвід застосування надважких трамбування (до 80-100 т). Глибина затрамбованих лесових просадних суглинків може досягати 3-3,5 м (при надважких трамбовках значно більше). Застосовують також двошарове ущільнення. Спочатку на дні котловану витрамбовується перший шар. Далі на ущільнений шар відсипається такий же ґрунт і теж трамбується. Так утворюється другий шар ущільнений. Загальна потужність утрамбованого ґрунту при цьому може досягати 5 м. Метод трамбування ще використовують для витрамбування будівельних котлованів (траншів). У цих випадках дно котлованів матиме шар із ущільненого ґрунту.