Способы усиления грунтов и фундаментов. Методы и технологии укрепления грунтов Методы укрепления грунтов в дорожном строительстве

Суть технологии заключается в введении в грунт добавок для улучшения его механических свойств. Грунт тщательно измельчается и смешивается с соответствующими связующими материалами с последующим уплотнением. Ключевые задачи решаются на этапе проектирования дороги и расчета оптимальной смеси вяжущих компонентов.

Почему в России плохие дороги?

Дорожные одежды пропускают влагу к грунту дорожного основания

Под воздействием отрицательных температур и накопленной влаги грунт вспучивается

Под действием воды, грунт размокает, подвергается эрозии и расползанию

Реальные нагрузки на дорогу выше расчетных: не все дороги способны вынести большегрузный транспорт или высокую скорость транспортного потока

Так же грунт подвержен просадке, сдвигу

Халатность подрядчика, осуществлявшего строительство и нарушившего технологию

Неоднородность дорожного основания способствует появлению «внутренних» трещин, которые проявляются на дорожном покрытии

Суть технологии заключается в введении в грунт добавок для улучшения его механических свойств

Грунт тщательно измельчается и смешивается с соответствующими связующими материалами с последующим уплотнением, в результате получается монолитная плита, являющаяся дорожным основанием.

Ключевые задачи решаются на этапе проектирования дороги и расчета оптимальной смеси вяжущих компонентов.

Плюсы технологии

Препятствует попаданию воды к основанию дорожной одежды

Устойчивость к эрозии
- устойчивость к размоканию
- морозостойкость, исключение морозного пучения

Достигает более высокий модуль упругости, повышает сдвигоустойчивость и ровность, снижает пластичность

Позволяет снизить толщину асфальтобетона до 50%
- исключает просадку
- исключает «колееобразование»
- исключает появление «копирующихся» трещин в асфальтобетонных покрытиях

Для строительства используется грунт, находящийся в месте пролегания будущей дороги.

Уменьшает количество применяемых материалов
- экономия на транспортировке материалов

Сравнение дорог, построенных с применением технологии стабилизации грунта и «классическим» методом

Дорога «Классическая»	Дорога «Статус-грунт»
Примерная смета на строительство 1 км (6000м 2) дорожного основания (расчет призван наглядно показать разницу двух методов и не является коммерческим предложением)
2000 тонн снятого и замененного грунта 4200 тонн 150 грузовиков для ввоза-вывоза материалов 6 дней работ 820 рублей — цена за м 2 3 года гарантия	Используется местный грунт 216 тонн доставляемых новых материалов 6 цементовозов для ввоза минерального вяжущего 2 дня работы 499 рублей — цена за м 2 5 лет гарантия Экономия составляет 39,15%

Технологический

Подбор оптимального состава смеси для придания грунту необходимых физико-механических свойств	Лабораторный анализ образцов грунта: гранулометрический состав грунта, процентное содержание глинистых частиц и пыли; определение числа пластичности грунта; контроль рН грунта в водной вытяжке; оптимизация гранулометрического состава; определение оптимальной влажности, -максимальной плотности; предел прочности на сжатие образцов в сухом и капиллярном водонасыщении Критически важно подобрать правильный состав!
	Практика показывает, что инженерный проект будущей дороги необходимо скорректировать после лабораторного анализа грунта и подбора рецептуры смеси. В 90% случаев проекты содержат ошибки и допущения, которые могу привести как к бесполезному перерасходу материалов, так и к преждевременному разрушению дорожного основания.
Подготовка участка для работы	снятие плодородного слоя устройство водоотвода предварительное профилирование уплотнение дороги катком
	Предварительное продольное и поперечное профилирование задает основу для качественной реализации проекта и увеличивает срок службы дорожного основания за счет стока воды. Часто встречаются дороги, где не проводился данный этап, их можно узнать по ровному асфальту, езда по которому похожа на заплыв на моторной лодке по волнам.
	определение влажности грунтового основания: осушение или увлажнение грунта Критически важно добиться оптимальной влажности грунта!
	Подавляющее большинство подрядчиков понятия не имеют, что такое оптимальная влажность грунта и зачем (как) ее соблюдать. Практика показывает, что несоблюдение оптимальной влажности ведет к некачественному протеканию реакции и слабому укреплению грунта. и, как следствие, преждевременное разрушение дорожного основания.
Введение вяжущего	распределение минеральных вяжущих Критически важно добиться внесения корректного количества вяжущих!
	Использование распределителя с дозатором обеспечивает равномерное и корректное внесение, что является гарантом соблюдения рецептуры уплотняемой смеси. В своей практике мы встречали различные «фокусы» от мешков цемента, лежащих на земле до распыления прямо из трубы цементовоза. Ни о какой рецептуре и равномерном внесении тут речи не идет.
Смешивание грунта	Перемешивание грунта с помощью ресайклера - техники позволяющей добиваться качественного смешивания благодаря тонким настройкам критически важно добиться равномерного перемешивания вяжущих!
	На данном этапе крайне важно провести замер кислотности грунта, процента влажности, температуры протекания реакции и взять образцы для промежуточного лабораторного испытания.
Уплотнение получившегося дорожного основания	Качественное уплотнение тяжелым грунтовым катком с вибратором создает прочное дорожное основание из перемешанного грунта. Критически важно добиться качественного уплотнения!
	Из-за особенностей технологии неопытные подрядчики допускают следующие ошибки: - недоуплотнение на всю глубину из-за неправильного подбора комплекта катков и режима работы - разуплотнение из-за истечения времени схватывания или слишком большого количества проходов
Профилирование и финальное уплотнение	Придание необходимого профиля и придания уклона с помощью автогрейдера. Профилирование производится катком на пневмошинах Критически важно выдержать градус уклона для последующего влагоотвода!

В последние годы перед дорожной отраслью РФ остро стоят задачи, направленные на дальнейшее развитие сети федеральных, региональных и сельскохозяйственных дорог, которые должны привести к ускорению роста экономики страны, улучшению качества жизни населения, увеличению их мобильности, снижению транспортных издержек. Необходимо более активно внедрять лучшие мировые и отечественные инновационные решения. При этом особенно актуально использовать такие технологии, которые позволяют решить проблемы уменьшения стоимости и сокращения сроков строительства дорог при одновременном повышении их надежности и обеспечении всесезонности эксплуатации.

Одним из таких направлений, позволяющим успешно решать стоящие перед страной инфраструктурные задачи, является технология стабилизации и укрепления грунтов, которая находит все более широкое распространение в мире. Для этих целей используется достаточно большая группа поверхностно-активных веществ (ПАВ) – стабилизаторов грунтов на органической, щелочной и кислотной основе, смолы, полимерные стабилизаторы грунтов.

Калужская область, 2011 год: а)исходное состояние объекта; б) после двух лет эксплуатации дороги

Сотрудники отдела инновационных технологий и материалов провели всесторонние исследования химического состава стабилизаторов, выпускаемых компанией Enviroseal Corporation (США), и сделали подбор компонентов из отечественного сырья для создания новых дорожно-строительных материалов для дальнейшего промышленного производства на территории России.

Результатом научно-исследовательской работы совместно со специалистами ОАО «СоюздорНИИ» и ЦННИИ № 26 МО РФявляется создание линейки отечественных стабилизаторов грунтов под рабочим названием «Парагон», которые полностью адаптированы и успешно используются в России, что нашло свое отражение в соответствующих сертификатах, технических условиях и стандартах организации на их применение. В основе этих материалов используются химические компоненты, которые являются абсолютно безопасными для здоровья людей и окружающей среды. Лабораторные тестирования и полевые испытания данных материалов показали, что они не уступают по своим свойствам лучшим заграничным аналогам и позволяют получать из местных грунтов высококачественные строительные материалы для эффективного решения задач, стоящих перед отечественной дорожной отраслью. Был проделан большой объем работ и всесторонних испытаний с различными типами грунтов по исследованию их физико-механических свойств, обработанных этими стабилизаторами как отдельно, так и совместно с другими добавками (цемент, известь, золы уноса). Данные исследования позволили разработать технические условия (СТО) использования этих материалов применительно к технологии стабилизации и укрепления грунтов, согласно требованиям действующих в нашей стране нормативно-технических регламентов.

Ремонт дороги по технологии «холодный ресайклинг»

Как показали исследования, стабилизаторы грунтов линейки «Парагон» обладают всеми достоинствами, имеющимся у исходных стабилизаторов, но, в отличие от американских аналогов, они полностью адаптированы к местным экстремальным климатическим условиям.

Стабилизаторы грунтов «Парагон» являются продуктами нового поколения и производятся на территории России. Они выгодно отличаются от вышеперечисленных конкурентных стабилизаторов грунта не только по соотношению цены и качества, но и своей технологичностью, безопасностью для окружающей среды и людей, возможностью эффективного применения со всеми типами грунтов. Использование дорожно-строительных технологий «Парагон» при стабилизации и укреплении грунтов в процессе строительства и ремонта дорог и других объектов транспортной инфраструктуры позволяет успешно устранить основную причину разрушения дорожного покрытия – слабые грунты в конструктивных слоях дорожной одежды.

Линейка стабилизаторов грунтов «Парагон» включает в себя два базовых продукта – полимерный стабилизатор глинистых грунтов «Парагон LВS» и полимерный стабилизатор «Парагон М10+50».

1. Полимерный стабилизатор глинистых грунтов «Парагон LВS» является экологически безопасным для окружающей среды и здоровья людей материалом. Грунты, обработанные водным раствором стабилизатора «Парагон LВS», рекомендованы к применению при устройстве рабочего слоя земляного полотна, нижних и дополнительных слоев оснований, а также покрытий (на дорогах низших категорий) во 2–5-й дорожно-климатических зонах. «Парагон LВS» применяется для стабилизации и гидрофобизации глинистых грунтов и позволяет увеличить модуль упругости (до 180 МПа), несущую способность и водонепроницаемость обработанного слоя, увеличить устойчивость на сдвиг (до 50 %), обеспечить нормативную морозостойкость, сократить сроки производства дорожно-строительных работ. Отличные результаты получаются при использовании «Парагон LВS» совместно с неорганическими вяжущими (цемент, известь, золы уноса) – ГОСТ 23558-94. «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия».
2. «Парагон М10+50» представляет собой полимерное вяжущее белого цвета на основе акрилового сополимера. Экологически безопасный материал. Грунты, укрепленные полимерным стабилизатором грунтов «Парагон М10+50» как однокомпонентно, так и совместно с неорганическими вяжущими (цемент, известь, золы уноса), рекомендованы к применению при строительстве и ремонте для устройства слоя покрытия (с устройством слоя износа), несущего и дополнительных слоев оснований дорожных одежд во 2–5-й дорожно-климатических зонах в дорожном и аэродромном строительстве, а также при строительстве промышленных площадок, паркингов, спортивных и лесопарковых дорожек. Стабилизатор «Парагон М10+50» используется для укрепления пылеватых песков, песчано-гравийных смесей и грунтов с числом пластичности не более 12. Хорошо работает совместно со стабилизатором глинистых грунтов «Парагон LВS», что позволяет понизить число пластичности местных грунтов до 12 и значительно расширить область применения стабилизатора «Парагон М10+50» по типу и числу пластичности грунтов.

Результаты исследования полимерного стабилизатора грунтов «Парагон М10+50» показали, что укрепление супесчаного грунта составом на основе этого стабилизатора и цемента (от 6 до 10 %) позволяет достигать увеличения показателя прочности на растяжение при изгибе на 36,3–40,8 %, снижения коэффициента жесткости на 27,5–36,5 %, снижения расхода цемента в расчете на единицу достигнутой прочности на растяжение при изгибе на 26,7–33,6 %, а также обеспечивает повышение показателей морозостойкости в сравнении с супесью, укрепленной только цементом (рис. 1).

В то же время сопротивление укрепленного грунта сдвигу увеличивается в несколько раз, что делает его идеальным для строительства временных взлетно-посадочных полос и автомобильных дорог как при устройстве основания, так и в качестве покрытия. Таким образом, можно сделать вывод, что полимерный стабилизатор грунтов «Парагон М10+50» очень хорошо работает как однокомпонентно так и совместно с минеральными вяжущими (цементом, известью, золой уноса) , позволяя получить в результате обработки грунтов композиции с улучшенными физико-механическими показателями. Данное сочетание добавок, вносимых в обрабатываемую грунтовую смесь, позволяет получать композиции с улучшенными показателями по прочности и упругому прогибу.

Это наиболее актуально при выполнении дорожно-ремонтных работ по технологии «холодного ресайклинга» при устройстве верхнего слоя основания дорожной одежды или нижнего слоя покрытия. Результаты такого укрепления грунта значительно превосходят применяемые обычно для этой технологии битумные эмульсии или цементы.

Некоторые из существующих конкурентных стабилизаторов грунта уступают полимерному стабилизатору грунтов «Парагон М10+50» по соотношению цены и качества, другие – по морозостойкости. Очень важным моментом является то, что, в отличие от большинства конкурентных материалов, «Парагон М10+50» в самом ближайшем будущем будет продуктом, производящимся на территории России из отечественных химических компонентов, что существенно повлияет на его стоимость и сроки поставки потребителям.

Необходимо отметить, что сегодня в России имеется достаточная, но требующая доработки действующая нормативно-техническая база, которая позволяет применять технологию комплексной стабилизации и технологию комплексного укрепления грунтов для решения широкого спектра инженерных задач и использовать укрепленные местные грунты при разработке конструкций дорожных одежд различных технических категорий. В первую очередь речь идет о таких документах, как:

• Стандарт организации (ТУ) для каждого конкретного стабилизатора;
• СП 34.13330. (2012СНиП 2.05.02-85*) «Автомобильные дороги»;
• СП 78.13330. (2012СНиП 3.06.03-85*) «Автомобильные дороги»;
• ГОСТ 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства»;
• ГОСТ 23558-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства»;
• ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд»;
• ОДМ 218.2.017-2011 «Проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог с низкой интенсивностью».

Конструкцию дорожной одежды и тип покрытия принимают исходя из транспортно-эксплуатационных характеристик и категории проектируемой дороги с учетом интенсивности и состава движения, климатических условий, санитарно-гигиенических рекомендаций, а также обеспеченности района строительства дороги местными строительными материалами

В случае применения в конструктивных слоях дорожных одежд укрепленных грунтов с использованием в оптимальных пропорциях улучшающих грунтовую смесь добавок необходимо принимать во внимание, что:

• — слой покрытия должен обеспечивать необходимую несущую способность и расчетные транспортно-эксплуатационные качества дороги;
• — верхний слой основания – требуемую несущую способность дорожной одежды, сохранение от увлажнения и морозного пучения нижележащих слоев;
• — нижний слой основания – перераспределение нагрузок на рабочий слой земляного полотна и его защиту от увлажнения и пучения.

При этом, в зависимости от расположения слоя укрепленного грунта в конструкции дорожной одежды, определяют величину таких физико-механических показателей грунтовой смеси, как сопротивление сжатию и растяжению, модуль упругости, морозостойкость и водостойкость. Расходы добавок в грунтовую смесь для каждого конструктивного слоя подбирают таким образом, чтобы полученные в результате показатели комплексно укрепленных грунтов удовлетворяли требованиям действующих нормативно-технических регламентов. Было установлено и подтверждено многолетними исследованиями в лабораторных и производственных условиях, что при укреплении грунтов двумя вяжущими материалами, характеризующимися весьма различными, но не антагонистическими свойствами и различной структурой (например, кристаллизационной, свойственной цементам, и коагуляционной, свойственной битумам и полимерным композициям), они приобретают повышенные сдвигоустойчивость, морозо-, температуростойкость и при необходимости могут быть менее жесткими и деформативными материалами. Методы, сочетающие при укреплении грунтов внесение добавок двух вяжущих веществ или одного вяжущего и поверхностно-активного вещества гидрофобного типа (ПАВ-стабилизатор грунтов), получили название комплексных методов (технология комплексного укрепления грунтов). В процессе изучения преимуществ, заложенных в комплексных методах укрепления грунтов, было установлено, что при этом формируются ранее неизвестные типы сложных пространственных структур совмещенного типа. Характерной особенностью данных структур является то, что при правильном технологическом процессе в микрообъемах укрепленного грунта формируются два типа пространственных бинарных структур, характеризующихся разными свойствами, дополняющими друг друга и компенсирующими недостатки укрепленного грунта каждой из моноструктур. Такие бинарные (совмещенные) структуры являются взаимопроникающими.

Применение в качестве химических добавок специально разработанных для таких случаев композиций полимерных стабилизаторов грунтов в цементогрунтовых смесях создает дополнительные возможности для строительства дорожных одежд с монолитными морозостойкими водонепроницаемыми основаниями. При добавке в грунтовые смеси полимерных стабилизаторов грунтов, вступающих в химическую реакцию с цементом, укрепленные грунты приобретают улучшенные свойства (прочность, эластичность, водостойкость, морозостойкость, технологичность) и позволяют исключить основные недостатки цементогрунтов, такие как образование температурных и усадочных трещин с передачей (отражением) их в слои покрытия. Многолетние исследования в различных странах мира показывают, что показатели прочности грунтовых смесей, обработанных полимерными стабилизаторами грунтов, значительно улучшаются при добавлении неорганических вяжущих (цемента), а добавление в грунтовую смесь полимерного стабилизатора приводит к улучшению деформационных характеристик укрепленных грунтов (цементогрунтов). Кроме того, улучшенные полимерными добавками свойства укрепленных грунтов позволяют применить принципы унификации конструкций, что обеспечивает минимум конструктивных слоев, технологических операций, времени и оборудования для их строительства. Принципы унификации конструкций с применением комплексно укрепленных грунтов позволяют предусмотреть все разнообразие влияний природно-климатических факторов, исключить часть таких влияний и свести перечень решаемых при конструировании задач к двум основным:

• обеспечению несущей способности и прочности одежды за счет основания;
• сохранению устойчивости дорожной конструкции за счет предотвращения увлажнения рабочего слоя земляного полотна и слоев основания.

Такой подход к проектированию во многих случаях снижает необходимость применения сложных многослойных конструкций, а также специальных узкофункциональных слоев (дренирующих, прерывающих прослоек, морозозащитных, теплоизолирующих и т. п.). Количество, толщина слоев и их сочетание зависят от решаемой инженерной задачи и определяются расчетом и технико-экономическим обоснованием дорожной конструкции.

Для строительства дорог с использованием технологии комплексного укрепления грунтов методом смешения местных грунтов и добавок на месте производства работ применяется специальный отряд дорожно-строительной техники. Как правило, в него входят грейдер, автоцистерна (поливомоечная машина) для доставки воды, каток от 15 т, распределитель вяжущих, погрузчик, а также грунтосмесительное дорожно-строительное оборудование, обеспечивающее требуемую точность дозировки вносимых в грунт компонентов и однородность укрепляемой грунтовой смеси. К такому грунтосмесительному оборудованию относятся грунтовые фрезы, ресайклеры и передвижные грунтосмесительные установки. Эта современная высокоэффективная техника позволяет значительно улучшить качество работ по укреплению (комплексному укреплению) грунтов, а также сократить сроки выполнения работ. В настоящее время такую специальную дорожно-строительную технику выпускает ряд ведущих зарубежных изготовителей, таких как: Caterpillar (США), Terex США), Roadtec (США), Sakai, Niigata и Komatsu (Япония), Bomag и Wirtgen (Германия), Bitelli и FAE (Италия), XCMG XLZ250K и WR2300E (Китай). Машины Caterpillar, Bomag и Bitelli построены по одной схеме.

При использовании в строительстве или ремонте дорог высокопроизводительной техники, такой как самоходные ресайклеры (Catarpiller, Bomag, Wirtgen и т.д.) или навесные грунтовые фрезы, такие как Stehr или FAE, в течение рабочей смены может производиться устройство от 2000 до 4000 м² конструктивного слоя укрепленного грунта. Основным рабочим органом ресайклеров, где происходит смешение грунтовой смеси с добавками, является фреза с цилиндрическими резцами (рис. 2). Количество вводимого в обрабатываемый грунт раствора стабилизатора грунтов и других жидких вяжущих точно дозируется насосом, который управляется микропроцессорной системой, что обеспечивает требуемые физико-механические параметры получаемого в результате укрепленного грунта. В случае применения совместно со стабилизатором грунтов порошкообразных вяжущих добавок, таких как цемент или известь, они равномерно распределяются по поверхности перед началом фрезерования специальными распределителями и затем тщательно смешиваются с грунтом и другими добавками посредством ресайклера.

Компания Wirtgen выпускала ресайклеры моделей 1000 CR, 2100 DСR, СR 4500, WR 2500, а также установку WМ 400 (в настоящее время выпускается и модель WM 1000) для приготовления цементно-водной суспензии и работы в комплекте с WR 2500. Модель WR 2500 фирма относит к самым совершенным ресайклерам, позволяющим использовать новейшие технологии в широком спектре работ – от укрепления слабых грунтов до восстановления асфальтобетонных покрытий (холодный ресайклинг).

Необходимо отметить, что в настоящее время в России отсутствует производство дорожно-строительной грунтосмесительной техники такого уровня. В связи с актуальностью внедрения технологий укрепления грунтов в дорожной отрасли производителям дорожно-строительной техники необходимо как можно быстрее обратить свое внимание на изготовление отечественного высококачественного грунтосмесительного оборудования.

Комплектование отряда дорожно-строительной техники (рис. 3) для работ по укреплению грунтов обосновывают в проектах производства работ (ППР) и проектах организации строительства (ПОС) в соответствии со СНиП 12-01-2004.

Работам по укреплению грунтов должны предшествовать мероприятия по устройству системы водоотвода (канав, кюветов, водоотводных труб).

Расчет параметров технологического процесса производят на участке выполнения работ, включающих в себя определение длины захватки (участок строящейся дороги с повторяющимися производственными процессами, составом и объемом работ, на котором расположены основные производственные средства, выполняющие одну или несколько совмещенных по времени рабочих операций специализированного потока).

Можно с уверенностью сказать, что технология стабилизации и укрепления грунтов является идеальным решением для создания современной транспортной инфраструктуры в нашей стране, позволяющим не только обеспечить необходимую несущую способность оснований дорожных одежд, но и в большинстве случаев минимизировать затраты, сроки выполнения работ и потребность в инертных материалах.

о время реконструкции или строительства зданий часто возникает проблема слабого грунта. Узнаем о различных методах его укрепления грунта.

При реконструкции зданий и строительстве новых сооружений часто возникает проблема слабого грунта. Такое основание может не выдержать нагрузок от постройки. Сегодня в нашей статье речь пойдёт о различных методах его укрепления.

Укрепление грунта

• Механический метод
  • Грунтовые сваи
• Цементация и инъекции
  • Струйная цементация
• Осушение грунтов
  • Электрический метод
  • Электрохимический способ
• Армирование
  • Георешётка
  • Геотекстиль
  • Геосетка
  • Засев травой

Грунт - это слой, который воспринимает на себя сумму всех нагрузок от сооружения. Условно все грунты можно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильный - достаточно плотный и сухой для того, чтобы без специальной подготовки выдержать нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный требует предварительных работ по осушению и уплотнению.

Механический метод

Подразумевает под собой внедрение отдельных высокопрочных изделий (свай) или материалов (грунт, щебень), а также уплотнение без изменения структуры (трамбовка/вибрирование).

Укрепление железобетонными сваями

Смысл заключается в том, что длинная свая проходит слой слабого грунта и упирается в более плотный. Нагрузка передаётся по свае вертикально. Также она удерживается за счёт трения грунта о поверхность сваи. По методу погружения сваи бывают набивные (забиваются в грунт с предварительным бурением или без), буронабивные (жидкий бетон заливается в обсадную трубу, погружённую в грунт) и сваи вдавливания (погружаются специальной машиной-домкратом). Метод требует применения громоздкого и дорогостоящего оборудования и большой стройплощадки.

Грунтовые сваи

В заранее пробуренное отверстие засыпается подготовленная смесь из гранулометрического заполнителя разных фракций. Трамбуется послойно. Эффект сравним с ж/б сваями, но гораздо дешевле и экологичнее.

Устройство грунтовых подушек, трамбовка/вибрация, замена грунта

Используют при сравнительно небольшой требуемой толщине слоя заданных свойств. Производится трамбовка катками (кулачковыми и гладкими), виброплитами и прочим оборудованием с вибрацией или без. Пылеватые пески трамбуют с водой. Метод оптимален при строительстве аэродромов, дорог и других объектов большой площади. При невозможности применения метода слой слабого грунта извлекают и заменяют на более прочный.

Цементация и инъекции

Суть сводится к приданию грунту желаемых свойств за счёт добавления в его состав цемента.

Механическое перемешивание грунта с цементно-песчаным раствором (цементация)

Применяют специальный шнековый бур с полой штангой, имеющей отверстия по длине. Через них подаётся цементный раствор одновременно с работой шнека, и происходит его перемешивание с грунтом. Метод сравнительно дешёвый и проверенный. Применяется в основном во влажных грунтах.

Струйная цементация

Отдельно стоит отметить современный подход к классике: струйную цементацию. Цементный раствор подаётся по трубе под очень высоким давлением, одновременно пробивая место для инъекции и смешиваясь с грунтом. Требует применения специальной техники.

Механическая и струйная цементация вполне применимы для усиления грунтов, на которых уже стоят здания, даже в стеснённых условиях. Для этого используют компактные установки для инъекций (так называемые джет-сваи). Их можно вводить как вертикально, так и под углом. Работы проводятся быстро, относительно бесшумно и подходят для городских улиц.

Укрепление грунта по плоскости (дорожное строительство)

При строительстве сплошных покрытий применяют комбинированные методы укрепления грунтов. Из-за своей протяжённости по местности такие объекты могут охватывать значительные территории, и, соответственно, различный состав основания. Приведённые ниже способы всегда используют в сочетании с механическим укреплением.

Смешивание с природными гранулами

Изменение свойств при помощи добавления гранулометрического или иного заполнителя. В зависимости от состояния грунта для его стабилизации применяют разные природные материалы: щебень, гравий, песок, глину, суглинки. Метод сравнительно дешёвый и экологичный, не требует химических компонентов. Перемешивание происходит в специальном шнековом бункере.

Смешивание с минеральными вяжущими

Известкование - метод, известный с давних времён. Уменьшает пластичность и липкость глинистых грунтов, делает их более стойкими к размоканию. Из недостатков - низкая морозостойкость. Используют при подготовке основных (нижних) слоёв дорог.

Смешивание грунта с органическими вяжущими

По принципу не отличается от описанных выше. В качестве добавки используют различные смолы, битумы, дёгти твёрдые и жидкие эмульсии. Эффект и область применения также примерно совпадают. Из особенностей стоит отметить высокую стоимость органического материала (или его синтетического заменителя) и агрессивность этих компонентов по отношению к природной среде. Поэтому данный метод сегодня практически не применяют.

Из трёх описанных технологий на практике самостоятельно можно применить первые два. Легкодоступные и относительно недорогие компоненты и элементарная технология перемешивания делают их востребованными и сегодня. Вполне реально укрепить участок грунтовой дороги или придворовую территорию при помощи обычного мотокультиватора.

Осушение грунтов

Одним из основных факторов слабости грунтов является наличие в их составе воды. Удаление влаги из них приводит к значительному уплотнению и устранению текучести.

Термическое закрепление или обжиг

Эффективно для грунтов с содержанием глины. В пробуренную скважину погружается перфорированная труба из жаропрочной стали. Затем по ней подаются разогретые газы (горячий воздух). Лишняя влага испаряется, а в глине происходит эффект запекания. Особенность данного метода: для разогрева газов можно использовать местное топливо: уголь, дрова.

Химический метод - смешивание грунта с химрастворами

Самый распространённый из них - силикатирование (силикатизация). Очень «широкий» метод, заключается в добавлении в состав грунта жидкого стекла и его растворов. Его нагнетают по заранее проложенным трубам, которые затем извлекают. В результате такой подготовки грунт окаменевает. Недостатки - всё та же низкая морозостойкость, быстрое твердение материала, ограниченная область применения. В зависимости от состава самого грунта, подбирают и химреагенты раствора для работы.

Электрический метод

В этом случае используют явление электроосмоса. Происходит движение воды от «плюса» к «минусу». Эффективен для обезвоживания грунтов.

Схема установки для обезвоживания грунтов методом электроосмоса: 1 - скважина с вставленным в неё металлическим фильтром; 2 - глубинный насос; 3 - генератор постоянного тока; 4 - металлический стержень

Электрохимический способ

Применение электроосмоса с добавлением химрастворов в заранее просчитанные области поля. Это делается для облегчения прохода воды сквозь слои и придания движению нужного направления. Энергоёмкий процесс, требующий значительных затрат элекроэнергии.

При достаточном уровне знаний и наличии необходимых элементов, электроосмос возможно собрать в домашних условиях. Подробные инструкции по сборке содержатся в технических справочниках. Электроосмос также применяют в качестве постоянного водоотвода фундаментов.

Армирование

При устройстве откосов, оформлении берегов и создании ландшафтов часто используют современный метод: армирование полимерными конструктивными элементами. Он эффективен как на ровных горизонтальных поверхностях (дороги, пешеходные дорожки), так и при наличии наклона.

Георешётка

Как правило, это трёхмерная конструкция, состоящая из полимерных перфорированных лент. Очень прочная сотовая конструкция позволяет удерживать движение во всех плоскостях. В соты просто засыпается любой мелкий заполнитель или местный грунт. Не требует трамбовки, уплотнение производится проливом воды. Толщина слоя 10–25 см.

Геотекстиль

Применяют при устройстве многослойных подготовок. Это многослойное полимерное полотно, по сути дела, высокопрочный фильтр. Он пропускает воду, но не позволяет слоям смешиваться. В то же время, обладая изрядной прочностью, он распределяет нагрузку между слоями. Область применения геотекстиля: дорожное строительство, сельское и городское хозяйство.

Геосетка

Воспринимает растягивающие нагрузки. В грунтах применяется редко, используется в качестве арматуры тонкого слоя и в сочетании с другими полимерными материалами.

Засев травой

Декоративный способ укрепления откосов от осыпания (крутизна не более 1:1,5). Траву высевают на уплотнённые механическим способом незатапливаемые откосы. Предотвращает размывы и эрозию.

На приусадебном участке армировочным элементам цены нет. С их помощью становится возможным создание самых фантастических ландшафтных конструкций. Они также позволяют создавать (привозные) плодородные слои для растений. опубликовано

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .

Основание стройки - это массив грунта, что залегает под фундаментом, устойчиво воспринимает всю нагрузку строения на себя. Грунты, служащие основанием подразделяются на два вида: естественные, или природные и искусственные.

Устойчиво воспринимает всю нагрузку строения на себя.
Грунты, служащие основанием подразделяются на два вида: а) естественные, или природные, и б) искусственные.

Природное основание может само нести нагрузку всего строения.

Искусственное же основание - это упрочненный искусственным путем грунт для основания под фундамент. Подобный грунт сам по себе не имеет по стандартам несущей возможности.

Требования при строительстве, предъявляемые грунтам основания:

во-первых, грунтам основания противопоказано обладать равномерной сжимаемостью;

во-вторых, грунты должны обладать действительной способностью нести груз. Такие возможности определяются в процессе инженерно-геологических работ на ;

в-третьих, грунты должны быть без пучинистых качеств, при замерзании всякие такие грунты расширяются, при оттаивании же они уменьшаются, что приводит к нарушению правильной усадки строения и образованию деформативных трещин, зазоров;

в-четвертых, грунты должны обладать в себе способностью устоять против всяческих воздействий подземных вод, жидкостей.

Они имеют следующую строительную классификацию:

1. скальные - фактически не сжимаемые, совершенно не пучинистые, весьма водоустойчивые (лучшее основание). К примеру, Манхэттен в Нью-Йорке.
2. крупнообломочные , то есть кусочки скального типа (примерно 50 процентов с объемом свыше двух миллиметров): гравий и щебенка (достаточно неплохая основа);
3. пески - и чем объемнее частички, тем больше их возможности под строительство. Песок гравелистый (частички крупной величины) при нагрузках существенно уплотняются, они не проявляют пучинистость (достаточно хорошее основание). А мелкие, почти пылевидные частички при попадании влаги начинают пучиниться;
4. глинистые воспринимают на себя значительные нагрузки в сухом виде, однако в процессе увлажнения их несущая возможность существенно снижается, они становятся пучинистыми;
5. лессовидные , то есть макропористые, обычно обладают хорошей прочностью, однако в процессе увлажнения нередко дают существенные просадки, они могут использоваться при условии их укрепления;
6. насыпные - формируются при засыпании ям, мусорных свалок, каналов. Имеют непропорциональную сжимаемость (требуют упрочнения);
7. намывные - формируются в итоге очищения высохшей реки либо озера. Неплохое основание из грунта;
8. плывуны - формируются мелкими частичками песка, имеющего илистые смеси. Они не подходят для природного основания.

Методы укрепления:

во-первых, уплотнение . Обычная пневматическая трамбовка либо трамбовка специальными плитами, в некоторых случаях добавляется щебень. На больших площадях применяют катки;

во-вторых, устройство подушки . В случаях, когда укрепить грунт трудно, то слой ненадежного грунта снимается и заменяется более устойчивым (к примеру, песком или щебенкой). Толщина подобной подушки обычно составляет 10 и более сантиметров;

в-третьих, силикатизация - используется для мелкого пылеватообразного песка. В таких случаях в грунт следует нагнетать смеси жидкого стекла с различными химическими добавками. После того, как грунтзатвердеет, он приобретет неплохую несущую способность;
в-четвертых, цементизация , то есть подача под основание цементной смеси в жидком виде либо жидкой смеси цемента с песком;

в-пятых, обжиг , то есть термический метод, сжигание различных горючих материалов в глубинах скважин. Используется для лессовидных типов грунта. Таким образом, основание грунта будет надежным, если при строительстве будут соблюдаться все эти требования и условия.

Плотность несущего грунта под и имеет решающее значение для их безопасной и длительной . В нашей стране случаи, когда здания, сооружения и дороги возводятся на плотных материковых грунтах, не требующих дополнительного укрепления сравнительно редки, чаще всего необходимо провести ряд мероприятий по укреплению грунта, причем большинство из них имеют объем и конечную стоимость, сравнимую со всем последующим строительством.

Способов укрепления грунта, как естественного, так и искусственно насыпанного всего лишь три. Это:

1. Полная замена естественного грунта с низкой несущей способностью.
2. Физическое уплотнение естественных грунтов.
3. Укрепление с помощью дополнительных материалов

Полная замена естественного грунта с низкой несущей способностью может осуществляться двумя способами.

Первый: выемка грунта (обычно это мелкозернистые, пылевидные пески, водонасыщенные глеевые грунты на месте бывших болот) до материкового основания (обычно это или гравий) с последующей засыпкой котлована гравием, щебнем или заливкой сплошной бетонной плиты. Гравий и щебень уплотняются вибротрамбовками или тяжелой техникой, например - дорожными катками массой 10-15 тонн.

Второй: частая забивка свай в верхний слой непрочного грунта до материкового основания. В настоящее время применяются исключительно , хотя история знает и другие примеры, например на строительстве Санкт-Петербурга использовались дубовые сваи.

Укрепление грунтов с помощью дополнительных материалов стало возможным в последние годы, когда появился геотекстиль, более известный как нетканый синтетический материал. Он сочетает в себе несколько полезных свойств и образует на поверхности грунта прочную, не гниющую, водопроницаемую основу. С его помощью можно укреплять откосы насыпей или каналов, делать основание для пешеходных дорожек и даже автомагистралей. Его применяют как самостоятельно, так и в качестве финишного покрытия гравийной или щебневой подсыпки.

Физическое уплотнение насыпных и естественных грунтов проводится в любом случае для образования более плотной «подушки». Для такого процесса пригодны лишь материалы, имеющие структуру средней дискретности - гравий, щебень (песок с естественными камнями), в редких случаях используется . В зависимости от объема работ и величины фракций материала применяют как легкий инструмент (вибротрамбовки), так и тяжелую технику.

Укрепление грунтов цементом обычно применяют при строительстве дорог в III-V дорожно-климатических зонах. Во II зоне укрепляют крупнообломочные грунты, пески, супески и легкие суглинки, а при укреплении тяжелосуглинистых грунтов следует вводить специальные активные добавки. До начала производства работ земляное полотно должно быть тщательно спланировано по проектным отметкам и хорошо уплотнено при оптимальной влажности. Недопустима укладка слоя укрепленного грунта на переувлажненное земляное полотно. Для получения конструктивных слоев дорожной одежды необходимого качества нужно обеспечить точное дозирование цемента, тонкое размельчение агрегатов и микроагрегатов грунта и равномерное распределение в нем цемента, оптимальное и равномерное увлажнение смеси в случае недостаточной влажности грунта, хорошее уплотнение смеси и, наконец, обеспечение соответствующего влажностного и температурного режима при твердении цементогрунтовой смеси.

39. Гравийные, щебеночные и шлаковые основания и покрытия.

Гравийные, щебеночные и шлаковые основания и покрытия, устраиваемые без применения вяжущих материалов, могут быть построены из местных материалов с использованием простой технологии и с помощью средств механизации для выполнения всех технологических операций. Основные недостатки этих оснований и покрытий - большая пылимость, недостаточная связность и сравнительно быстрый и неравномерный износ. Поэтому их чаще всего используют в качестве оснований под цементо- и асфальтобетонные покрытия или укрепляют вяжущими материалами, что почти устраняет указанные недостатки. В ряде случаев гравийные и щебеночные покрытия могут быть построены для временной эксплуатации с последующим использованием в качестве основания под капитальные тины покрытий. Их также применяют на сопряжениях ИВПП с концевыми и боковыми полосами безопасности и на старто-финишных площадках грунтовых аэродромов.

40.Устройство оснований способом пропитки.

Технология способа пропитки заключается в последовательной россыпи и уплотнении рыхлых минеральных материалов нескольких фракций и поливке их органическими вяжущими материалами. Монолитность и прочность пропитанного слоя обеспечиваются заклинкой частиц минерального материала и их сцеплением за счет вяжущих свойств битумов (дегтей) или эмульсий.

В зависимости от толщины обрабатываемого слоя различают два вида пропитки:

Глубокую - 6...8 см;

Облегченную (полупропитку) - 4...6 см.

По способу пропитки устраивают покрытия для дорог с интенсивностью движения до 2000 авт/сут или же основания для усовершенствованных капитальных покрытий с интенсивностью движения более 2000 авт/сут. Основными преимуществами таких покрытий являются высокая прочность почти равная асфальтобетону, отсутствие трещин, возможность широкой механизации. К недостаткам пропитки следует отнести повышенный расход вяжущего по сравнению с другими способами обработки минерального материала вяжущими, неполное обволакивание минеральных частиц вяжущим и требуется щебень из прочных каменных материалов (1...3 классов прочности).

Покрытия по способу глубокой пропитки устраивают с применением трех или четырех фракций щебня в зависимости от толщины слоя и размера щебня в первой россыпи. Для облегченной пропитки применяют щебень двух или трех фракций. Максимальный размер щебня в первой россыпи не должен превышать 0,85 толщины конструктивного слоя.

В качестве вяжущего для пропитки применяют вязкие битумы БНД 90/130, деготь Д-7. При использовании щебня из мягких пород вязкость вяжущих можно несколько понизить.

Россыпь щебня производят щебнераспределителем (табл.8 .2.7). В процессе укатки нужно следить, чтобы края щебня не обламывались, поскольку мелочь закупоривает поры и препятствует проникновению в глубь вяжущего. При применении щебня из мягких пород в качестве вяжущего лучше применять битумную эмульсию. Суммарный расход вяжущего примерно равен 1,0...1,2 л/м 2 на 1 см толщины. Розлив вяжущего осуществляют автогудронаторами (табл. 8.4.2). Для хорошего проникновения в слой щебня вязкого битума его нагревают до рабочей температуры 80...170°С. Эмульсии разливают без подогрева.

Вслучае нарушения технологии выполнения работ или несоблюдения требований, предъявляемых и исходным материалам в процессе строительства, выявляются дефекты:

1. Избыток вяжущего (покрытие деформируется в жаркую погоду), на нем образуются наплывы, волны, просадки. Такие участки исправляют россыпью дополнительного слоя каменной мелочи с последующим уплотнением. При значительном избытке вяжущего рекомендуется полная замена.

2. Недостаток вяжущего (сухие места). Исправляют дополнительным розливом вяжущего. После розлива распределяют щебень фракции 15...20 мм из расчета 1 м 3 на 100 м 2 . Далее щебень разметают метлами и производят уплотнение.

Уплотнение считают законченным, когда поверхность станет ровной и под вальцом катка не будет заметно движение щебенок.

При сухой и теплой погоде формирование покрытия заканчивается через 3...4 недели. В начале эксплуатации за покрытием организуют усиленный уход, включающий:

Регулирование движения по ширине проезжей части и ограничение его скорости;

Наметание каменной мелочи, разбрасываемой автомобилями при движении;

Присыпку каменной мелочью участков с избытком вяжущего;

Ремонт отдельных мест, разрушающихся под движением.

В процессе формирования покрытия могут появиться выбоины, волны, недостаточная плотность, отслаивание тонких верхних слоев, потение покрытия.

Выбоины образуются в местах, пропущенных при розливе вяжущего. Исправления производят ямочным ремонтом.

Волны образуются от избытка вяжущего. Отдельные волны исправляются ямочным ремонтом. При сплошной волнистости материал следует вскирковать и удалить с дороги для устройства покрытия смешением на дороге. После удаления материала покрытие устраивают заново.

Недостаточная плотность покрытия бывает причиной его замедленного просыхания после дождя. На общей сухой поверхности сохраняются темные пятна, полосы. Для исправления необходимо убрать часть покрытия (каменную мелочь), сделать розлив вяжущего 1 л на 1 м 2 , распределить чистую каменную мелочь и уплотнить.

Отслаивание тонких верхних слоев происходит в результате розлива вяжущего на влажный или загрязненный щебень основной россыпи, а также при плохом распределении щебня при второй или третьей россыпи, когда не происходит заклинка. Для исправления удаляют отслаивающий слой, просушивают и очищают основной слой щебня и заново делают вторую и третью россыпь с поливкой битума и уплотнением.

Потение покрытия происходит в жаркую погоду из-за избытка вяжущего или низкой теплоустойчивости битума. Исправление осуществляют россыпью каменной мелочи с минеральным порошком или цементом.

После исправления всех дефектов покрытие подвергают одиночной поверхностной обработке.