Закрепление грунтов – это комплекс методов улучшения свойств грунта непосредственно в массиве, позволяющий повысить надежность основания и предотвратить нежелательные деформации сооружений. Иными словами, происходит искусственное закрепление слабых грунтов с целью придания им необходимой прочности и стабильности. Такой технико-геологический подход обеспечивает фиксацию грунтового массива в его естественном залегании за счет физико-химических воздействий. В результате закрепления грунтов повышаются несущая способность и устойчивость основания, увеличиваются прочность, водонепроницаемость и сопротивление размыву грунта. Это означает, что даже на проблемных типах грунтов можно безопасно возводить тяжелые здания, инфраструктурные объекты и другие сооружения.
Области применения и задачи закрепления грунтов
Закрепление грунтов основания требуется в случаях, когда естественный грунт не обеспечивает необходимую несущую способность или стабильность. Например, в крупных городах стройплощадки часто располагаются на тех участках, от которых раньше отказывались из-за слабых или обводненных грунтов. В таких ситуациях мероприятия по закреплению грунта позволяют подготовить основание под строительство. Вот основные задачи и области применения технологии закрепления грунтов:
- Усиление основания закреплением грунтов для повышения несущей способности новых фундаментов и для усиления оснований существующих зданий при реконструкции.
- Закрепление просадочных грунтов (например, лессовых) с целью устранения их просадочности и предотвращения неравномерных осадок сооружений.
- Укрепление откосов, склонов и стенок котлованов на строительных площадках, особенно в сложных геологических условиях, чтобы исключить обрушения.
- Создание противофильтрационных завес и экранов в основании гидротехнических сооружений (плотин, дамб) для предотвращения фильтрации воды.
- Предотвращение притока грунтовых вод и обрушения пород при проходке тоннелей, шахт и устройстве глубоких котлованов.
Перечисленные мероприятия позволяют усилить грунтовое основание и обеспечить устойчивость сооружений в самых различных отраслях строительства – от гражданского и промышленного до транспортного и подземного строительства.
Методы и технология процессов закрепления грунтов оснований
Возникает закономерный вопрос: чем укрепить грунт слабого основания, если его характеристики не соответствуют требованиям? В инженерной практике закрепление слабого грунта осуществляется несколькими группами методов. Прежде всего, это инъекционные технологии, при которых в толщу грунта нагнетаются специальные связующие составы. Классический пример – цементация: пропитка грунта цементным раствором, который после твердения превращает рыхлый грунт в прочный грунтоцемент. Аналогично работают силикатизация (закрепление жидким стеклом) и смолизация (инъекция синтетических смол) – эти методы образуют в порах грунта твердый камневидный скелет, повышающий прочность и несущую способность грунта.
Помимо инъектирования связующих, технология закрепления грунтов может включать другие физико-химические воздействия. В ряде случаев применяют термическое укрепление, после которого частицы спекаются и образуют прочный слой. Для водонасыщенных глинистых грунтов эффективны электрохимические методы – они удаляют воду из грунта и уплотняют его структуру. В экстремальных случаях слабые грунты стабилизируют замораживанием. На практике, выбор метода и параметров закрепления всегда делается на основе свойств конкретного грунта и условий проекта.
В современном геотехническом строительстве широкое распространение получила прогрессивная струйная технология укрепления грунта. Практика показала, что для закрепления просадочного лессового грунта используют струйную технологию цементации (Jet Grouting) как одну из наиболее эффективных. Высоконапорная инъекция цементного раствора позволяет пропитать и упрочнить геомассив по всей глубине залегания основания. В результате в грунте формируются прочные грунтоцементные столбы или блоки, которые берут на себя нагрузку от здания и предотвращают просадки.
Преимуществами струйной цементации являются её универсальность и эффективность. Отсутствие ударных и вибрационных нагрузок при устройстве грунтоцементных свай делает метод безопасным для окружающих построек. Jet Grouting можно выполнять в стеснённых условиях городской застройки и в ограниченном пространстве, где невозможно применить тяжелую технику. Кроме того, технология отличается высокой скоростью производства работ и позволяет укреплять грунты основания практически любой насыщенности водой. Получаемые грунтоцементные сваи обладают значительной прочностью на сжатие (порядка 1–10 МПа в зависимости от грунта) и долговечностью, сравнимой с бетоном. Неудивительно, что сегодня метод Jet Grouting применяется повсеместно – от строительства новых объектов на слабых грунтах до ремонта и реконструкции фундаментов.
Таким образом, сочетание методов – например, предварительное увлажнение и последующее цементирование струйным методом – дает возможность надежно освоить площадки со сложными (просадочными) грунтами под промышленное и гражданское строительство.
