Усиление грунта под фундаментом

Обновлено: 04.05.2024

Как усилить или восстановить ленточный фундамент? Способы из практики.

Для этого требуется провести обследование фундамента и выяснить, в каких местах и от чего обнаружено раскрытие трещин, выявить возможные причины и т.п. И только после оценки - приниматься за работы. Возможно получится избежать дальнейшего разрушения конструкции отводом влаги от фундамента или утеплением.

1 - Просадка грунта, 2 - Надстройка 1 - Просадка грунта, 2 - Надстройка

Перед тем, как перейти к пошаговым действиям, следует коснуться причин, лежащих в основании принятия решения по усилению конструкции:

Обнаружена просадка грунта, а соответственно и угла/углов здания (На практике, львиная доля случаев - это замачивание основания: нарушена отмостка или дефект приемного колодца скрытой ливневой канализации - раскол в зимний период).
Планирование достройки вышележащих этажей или замена деревянного перекрытия на ЖБ и пр. (Всё то, что даст дополнительную нагрузку на основание).
Полная реконструкция дома.
Ремонт фундамента после образования трещин после морозного пучения.

Итак, первым делом производится оценка доступа к конструкции:

При дорогостоящем ремонте, доступ к фундаменту с внутренней части будет ограничен, поэтому все работы выполняются со стороны улицы. Идеальным вариантом конечно же служит доступность со всех сторон, но не всегда так бывает. Есть случаи, когда и со внешних сторон доступ ограничен из-за близко стоящего соседнего строения. Таким образом - выбирается наименее "разрушительный" вариант.

Цель: Единственной функцией фундамента является передача нагрузки от дома на основание, т.е. на наш материковый грунт. Наша цель - равномерно распределить нагрузку от сооружения, чтобы давление не превышало расчетного сопротивления несущей способности грунта.

С чего начинать?

Начинать нужно с геологии грунта. Если это песчаный грунт, то недозволительно затягивать рабочий процесс при реализации работ, таким образом требуется обеспечить высокий темп. Если грунт - глинистый, с ним проще, он позволяет провести те или иные работы в более долгие сроки.

Расчет конструктивной части усиления

Иллюстрация автора Иллюстрация автора

Ленточный фундамент рассчитывается как балка на упругом основании. Если произошло подмокание, то балка задействована в работе как консоль и важно сделать упор на расчет арматуры верхнего пояса. Если морозным пучением выдавило угол - то растягивающее напряжение нижнего пояса недостаточно сильное, здесь усиливается и армируется нижняя часть фундамента.

На этом этапе важно ясно понимать, какую же часть фундамента нам необходимо усиливать:

Усилить несущую способность - расширением подошвы фундамента.
Уменьшить растягивающее напряжение в балке - дополнительным армированием нижней зоны.
Усилить консольную часть - армирование верхнего пояса.
Всё вышеуказанное в комплексе.

Пошаговая реализация работ

Работы будут вестись захватками. На каждые несколько захваток - выделяется состав из двух человек. Практика показывает, что два человека в рабочий день выполняют по 2 - 3 захватки. Оптимальный размер захватки составляет - 1 м. для того, чтобы не создавать дополнительные негативные условия для фундамента и не ослабить основание.

Первым делом, переносим план фундамента на бумагу, определяем количество захваток и количественный состав бригад. Расписываем план дневных работ с каждой группой захваток.

Укрепление грунта под фундаментом

Необходимость усиления грунта под фундаментом существующего сооружения обуславливается различными причинами:

снижение прочности грунтового основания, вызванное увеличением нагрузок на фундамент;
образованием в конструкциях трещин, крена или перекоса всего здания в результате внешних динамических воздействий (строительные или взрывные работы вблизи здания, вибрации движущегося транспорта и т. д);
грунтовыми осадками вокруг объекта;
нарушениями в наружном водоотводе;
размывы грунтов, слагающих основание, в результате повышения уровней грунтовой воды или аварийными ситуациями в системах водоснабжения и канализации.

Перед началом работ по укреплению грунтового основания необходимо выполнить его полное обследование и, при необходимости, проработать мероприятия по защите от грунтовых вод.

Укрепление оснований

Все способы усиления грунтов под подошвой фундамента подразделяются на 5-ть основных видов:

1. Механические:

уплотнение грунтов выполняется заполнением песком наклонных скважин или помещёнными в них глубинными вибраторами;
просадочные лёссовые и водонасыщенные пески уплотняются устройством песчаных или грунтовых свай;
в грунтах, обладающих водоотдачей из пор, (заторфованные супеси, илы, слабые глинистые) понижением уровня подземных источников, что повышает напряжение грунтовых скелетов и приводит к уплотнению породы;
проходка под подошвой фундамента раскатчиками грунта горизонтальных скважин, в получившихся полостях размещаются пустотные блоки из сборного железобетона, через которые осушается основание путём отвода техногенных и грунтовых вод;
армирование грунтовых слоёв;
при новом строительстве используется поверхностное уплотнение при помощи катков, вибротрамбовок и виброплит.

2. Термические, используемые, главным образом, в проседающих, лёссовидных и глинистых грунтах. В грунтовой толще пробуривается ряд скважин и при их герметическом закупоривании проводится сжигание топлива (газа). В результате создаются прочные грунтовые столбы. Для обжига также используются нихромные электроприборы.

3. Химические, применяемые для укрепления песчаных, лёссовых и плывунных грунтов при нагнетании в них различных химических растворов. При силикатизации раствор нагнетается через 2-е отдельные инъекторные группы:

в песчаные два различных раствора — хлористый кальций с водой и жидкое стекло;
для укрепления плывунов используется силикадоль — смесь одной части жидкого стекла с тремя частями фосфорной кислоты;
лёссовидных — только тройное количество жидкого стекла, так как в них уже содержатся кальциевые соли.

При аммонизации в грунтовое основание под давлением нагнетается аммиак в газообразном состоянии.

При смолизации в грунты инъецируются синтетические смолы в виде водных или других растворов. Например, для усиления песчаных грунтов эффективно нагнетание раствора карбамидной смолы в соляной кислоте. Получившийся гель, заполняя поры песка, надёжно склеивает между собой отдельные частицы. Грунты каменеют.

4. Физико-химические — цементация и грунтоцементация.

Усиление грунта основания фундамента методом цементации основано на нагнетании цементного или цементно-песчаного растворов в грунтовую толщу. В основании образуются отдельные столбы или целые массивы сцементированных пород. Наибольший эффект достигается в крупных песках и трещиноватых скальных крупнообломочных породах. В трещины скальных пород и сухого песчаника через пробуренные скважины может нагнетаться горячий битум.

5. Электрические и электрохимические, применяемые для закрепления влажных глинистых грунтов. Через грунты пропускается электротоки определённых параметров, при этом происходит эффект электроосмоса (осушение и уплотнение глины). При использовании электрохимических методов в грунты через трубы, одновременно с пропусканием электрического тока, нагнетаются растворённые химические добавки.

Способы защиты грунтовых оснований от размывания

дренажи;
эжекторные и иглофильтры;
вакуумные методы;
стена в грунте;
откачка глубинными насосами.

Рассмотренные методы повышают несущую способность фундаментов и позволяют осуществлять дальнейшую эксплуатацию зданий.

Способы усиления грунтов и фундаментов

Укрепление грунтов в близи фундамента может потребоваться как при новом строительстве, так и при ремонте уже существующего фундамента здания. Усиление основания необходимо для повышения несущей способности опорной части дома, предотвращения равномерных и неравномерных деформаций, появления трещин.

Своевременные мероприятия по усилению грунта позволят продлить срок службы фундаментов, предотвратить или отсрочить появление различных повреждений (трещины, сколы). Методов проведения работ существует большое количество. Выбор между ними зависит от масштаба проблемы и типа грунта на участке. К основным способам можно отнести:

механический;
электрохимический;
инъектирование;
термический;
электроосмос.

При выполнении любых мероприятий необходимо руководствоваться СП 45.13330.2012, пунктами 16 и 17.

Механическое усиление основания

Такой вариант подойдет для стабилизации грунта при новом строительстве. Использовать его для ремонта затруднительно без разборки фундаментов. Для предотвращения подвижек и деформаций можно применять один из следующих способов механических воздействий на почву:

Частичная замена грунта и устройство песчаных подушек. Чтобы усилить очень слабые грунты таким методом, потребуется вложить много усилий. Но для не достаточно прочных оснований вариант поможет предотвратить деформации и ослабить воздействие морозного пучения.
Трамбовка и уплотнение. Мероприятия проводятся с помощью катков или виброинструментов. Также возможно укрепить грунт плитами, сбрасываемыми с большой высоты.
Грунтоцементные сваи (цементация путем смешения цементного раствора с грунтом буросмесительным способом). Этот способ активно используется при строительстве подземных сооружений, защите склонов от обрушения. Суть заключается в том, что одновременно с работой бура в грунт подается закрепляющий раствор, который перемешивается с почвой и застывает. Вариант подойдет для слабых торфяных грунтов. Вместо грунтоцементных свай иногда используют железобетонные буронабивные. Шаг элементов назначается небольшим, они устанавливаются практически вплотную друг к другу.

Механические методы укрепления грунтов достаточно трудоемки и требуют наличия специальной техники.

Электрохимический способ для глинистых и илистых почв, пылеватых песков

В этом случае в почву через трубы подаются специальные химические вещества. Одновременно выполняются три действия:

При прохождении электрического тока область закрепления грунта насыщается различными солями. Почва при этом уплотняется. Среди всех способов закрепления основания под строящимися или существующими фундаментами электрохимический можно назвать одним из самых дешевых. Но увеличение стоимости электроэнергии приводит к повышению затрат на строительные работы.

Инъектирование сыпучих грунтов и болотистых почв

Метод актуален при необходимости укрепления песков и крупнообломочных пород. Суть заключается в введении в основание специального вяжущего вещества, которое надежно скрепляет сыпучий или слабый материал в единое целое. Перед выполнением работ стоит ознакомится с пособием к СНиП 3.02.01-83 по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве.

К преимуществам использования инъекционных установок можно отнести: малые габариты техники, сокращение буровых работ, возможность применения для труднодоступных мест и стесненных участков и высокую производительность. В зависимости от используемого раствора рекомендуемая область применения отличается:

Цементация и битумизация инъекторами подойдут для связывания крупнообломочных и гравийных почв, размер фракции которых достаточно велик. В качестве рабочего материала также иногда используют глину с высокой прочностью.
Силикатизация позволит усилить песчаные основания любой фракции. Закрепление грунта в этом случае проводится жидким стеклом. Также вариант применим для лессовых отложений. При выполнении мероприятий жидкое стекло можно заменить на смолу. Точный состав раствора для укрепления зависит от типа почвы.

Цементация грунта инъекцией.

Чаще всего раствор нагнетается в почву инъекторами через заранее пробуренные скважины. Основное оборудования для производства работ представлено буровыми установками, мощными насосами и миксерами для приготовления раствора.

Важно, чтобы частицы цемента свободно проходили между частицами основания. По этой причине метод нагнетания цемента, битума или жидкого стекла не подойдет для глинистых почв. Эти породы не пропускают даже воду.

Подбор раствора для выполнения мероприятий станет достаточно сложной задачей. Лучше доверить такое усиление фундаментов профессионалам. Кроме привычных составов возможно применение микроцементных и геополимерных растворов.

Термическое закрепление лессов

Для выполнения задачи применяются раскаленные газы. По этой причине усиливаемая порода должна обладать высокой газопроницаемостью. Грунты обжигают двумя методами:

под отдельно стоящие фундаменты здания (столбы, сваи);
весь массив под домом.

В обоих вариантах для термической обработки используют скважины, в которые помещается камера сгорания для топлива (солярка, горючий газ). Во втором случае скважины размещают так, чтобы границы зон упрочнения соприкасались.

Топливо моет сжигаться только в верхней части скважины или поочередно по всей ее высоте. Здесь все зависит от имеющегося оборудования. Во втором случае оно должно позволять перемещать камеру сгорания.

Схемы термического закрепления грунтов.

Температура обработки лессов не должна превышать 750—850°С. В противном случае порода станет непроницаемой для газов. Средняя продолжительность воздействия высоких температур составляет 5—12 суток. В результате принятых мер структура основания уплотняется, появляются прочные структурные связи, устойчивые к воздействию влаги.

Электроосмос для глин

Из-за низкой проницаемости глинистых оснований их усиление другими методами может быть затруднено. Способ электроосмоса отлично подойдет для водонасыщенных грунтов. Метод схож с электрохимическим, но не подразумевает использования специальных растворов.

При электроосмосе связанная вода стремиться к отрицательному электроду.

В грунт погружают два электрода (положительный и отрицательный). При пропускании тока происходит частичное уплотнение структуры. Связанная с почвой влага скапливается у отрицательного катода. Электрод должен быть выполнен в виде перфорированной трубы, через которую можно выполнить откачку жидкости.

Степень уплотнения зависит от времени воздействия электрического тока на основание. Одновременно метод позволяет укрепить основание и осушить его. Стержень-анод после выполнения работ частично разрушается.

Как усилить фундамент в частном доме

Трещины на стенах, разрушение цоколя, оседание углов дома, выпучивание и искривление стен, как по вертикали, так и горизонтали, проседание пола, нарушение целостности отделки – всё это говорит о начавшемся процессе разрушения фундаментной конструкции. И тут встаёт вопрос как укрепить фундамент, чтобы предотвратить эти деформации. На его решение влияют несколько факторов.

Оценка условий работы фундаментной конструкции

Для начавшихся деформаций частного дома, эксплуатируемого несколько лет, в первую очередь необходимо определить процент физического износа по ВСН 53-86. Это покажет категорию технического состояния фундамента, и в случае аварийного статуса целесообразнее будет полностью его заменить.

Возможно, укрепление фундамента частного дома связано с увеличением нагрузки на него, такие, как надстрой еще одного этажа или мансарды, тем не менее, для выбора оптимального способа усиления необходимо оценить сам фундамент, а также условия, в которых он работает:

Инженерно-геологические условия – основополагающий фактор. Потому как некоторые методы могут быть просто бесполезны;
Нагрузки, действующие на фундамент. Иногда даже при больших нагрузках и изгибающих моментах бывает достаточным только укрепление самого основания (грунта);
Размеры существующей фундаментной конструкции. Так, к примеру, при большой высоте с высоким коэффициентом армирования, очень трудно выполнить усиление буроинъекционными сваями.

После оценки вышеперечисленных параметров, можно подобрать наилучший метод для укрепления фундамента.

Методы усиления

При всём многообразии методов, разнящиеся в зависимости от конструктивного типа фундаментной конструкции и материала, можно объединить и выделить те, которые наиболее подходят к решению вопроса как усилить фундамент частного дома, имеющий ленточную или столбчатую конструкцию.

Однако если планируется увеличение нагрузок или если деформации частного дома вызваны:

Неравномерной осадкой фундаментной конструкции;
Наличием агрессивных подземных вод;
Затоплением участка под домом.

Тогда в первую очередь следует укрепить основание, после которого возможно даже не потребуется усиление самого фундамента. Существует 3 вида закрепления грунтов:

Усиление грунтов

Химический

Самый разнообразный по количеству применяемых методов:

Силикатизация. Суть этого метода составляет жидкое стекло, которое, в зависимости от вида грунтов, либо смешивается с двумя или тремя ингредиентами и далее эта смесь инъецируется в грунт – однорастворная технология, либо неразбавленный раствор силиката натрия вводят в грунт, а следом инъецируют хлористый кальций – двухрастворная технология. Силикатизация применяется для лессовых и мелкозернистых, с высоким содержанием песчаных частиц, грунтов, обладающих водопроницаемостью до 5 м/сут.
Электросиликатизация. Представляет собой сочетание силикатизации и электрического тока, которое используется для мелких песков и супесей, с водопроницаемостью 200 мм/сут, которые обводнены.
Газовая силикатизация. Сочетает в себе силикатизацию и углекислый газ, в качестве отвердителя. Применяется для песчаных с водопроницаемостью 100-200 мм/сут, лессовых грунтов.
Аммонизация. Данный метод основан на применении газообразного аммиака, который нагнетают в грунт под средним давлением. Используется для лессовых грунтов, дабы предотвратить их просадочность.
Смолизация. В этом методе вводят в грунты растворы синтетических смол. Эффективен в отношении грунтов с водопроницаемостью 500-5000 мм/сут.

Инъекторы располагают в разных направлениях. Схема их расположения показана на фото.

Термический

Сущность данного метода заключается в сгорании жидкого или газообразного топлива в, закрытых заслонками, пробуренных скважинах. Обжиг применим к просадочным и глинистым грунтам.

Физико-химический

Цементация. Суть состоит в нагнетании цементно-песчаного раствора через инъекторы. Таким образом закрепляют грунты: крупнообломочные, песчаные с крупными или средними зернами, скальные с трещинами.
Создание грунтоцементных свай. За счет струй высокого давления, образующихся благодаря гидромонитору, расположенному на конце буровой колонны, происходит образование свай и закрепление грунта без выноса дерна на поверхность. Также с помощью данного метода можно создать противофильтрационную завесу. Схема показана на фото.

Усиление фундамента

Цементация

Данный способ позволяет усилить фундамент в частном доме, выполненный из бутового камня, бутобетона или железняка. Применяется для восстановления прочности кладки в следующих условиях:

Деформационные изменения слабо выражены, но характеризуются начавшимся процессом расслоения кладки или же частично обрушившимися камнями;
Основание обладает достаточной несущей способностью;
Увеличение нагрузки не предусмотрено либо оно незначительно.

Технология: В усиливаемую конструкцию устанавливаются инъекционные трубы в шахматном порядке, с шагом 500 – 1000 мм. Через эти трубки нагнетают цементный раствор под давлением 6-7 атмосфер. Усиление схематично изображено на фото.

Усиление обоймами

Наиболее простой и надежный метод усиления. Обоймы крепко обжимают усиливаемый конструктивный элемент при наборе прочности бетона, таким образом, обеспечивая целостность и монолитность конструкции, к тому же заставляя работать её как единое целое. Причем этот способ применим к фундаментам, выполненным как из камней или монолитного бетона, так и из сборных элементов.

Подразделяется на 2 вида:

Без уширения подошвы фундамента. Таким способом усиливают фундаменты:

с сильной степенью разрушения материала;
без увеличения нагрузок;
с прочным несущим слоем под основанием.

Технология: Участок разделяют на захватки по 2 – 2,5 м с расстоянием между ними не менее 6 м. Разрабатывают траншеи по обе стороны от существующего фундамента. Устанавливают опалубку, армируют пространственными каркасами и бетонируют. После того как бетон наберет 70% прочность, можно укреплять смежный участок.

Схема усиления сборного фундамента железобетонной обоймой.

Важно! Толщину обойм определяют расчетным путем, но не менее 150 мм. А пространственные каркасы, армирующие железобетонные обоймы, должны собираться из замкнутых хомутов диаметром 12 – 14 мм.

С уширением. Этим методом можно усиливать при нижеперечисленных условиях:

фундамент имеет высокую степень разрушения;
требуется повысить нагрузки;
присутствуют устойчивые грунты в основании.

До каких значений необходимо увеличить размеры подошвы, можно получить расчетным путем, используя формулы раздела 5 СП 22.13330.2011. Впрочем, новые участки являются малой частью усиливаемой конструкции, поэтому подошва старого элемента всё также будет воспринимать большую часть нагрузок. Это допустимо при небольшом увеличении, так как новая часть фундамента будет препятствовать выдавливанию грунта в стороны. Однако если планируются значительные нагрузки, тогда уширенную часть следует задействовать через предварительное обжатие основания.

Технология: Работу принято вести захватками по 1,5 – 2 м. Выкапывают шурфы вдоль фундамента, грунт в которых утрамбовывают в 2 – 3 слоя щебня. Наносят штробы на старую конструкцию. Устанавливают металлические штыри. Затем монтируют опалубку и проводят бетонирование. После того, как бетон набрал прочность, грунт обратно засыпают слоями, а затем утрамбовывают.

Совет! В наружном слое бетонного или железобетонного фундамента, находящегося в эксплуатации долгое время, начинают происходить модификации, влияющие на достижение монолитности конструкции. Для предотвращения этого рекомендуется снять старый слой бетона, затем очистить и увлажнить поверхность. Далее на неё укладывают бетонную смесь, которую подвергают тщательному уплотнению.

Подведение и углубление

Также относится к способу уширения фундамента, однако происходит это благодаря задействованию различных конструктивных элементов, которые подводятся под фундамент и за счет чего он углубляется. Применяется, когда под домом в его основании залегают слабые грунты и требуется передать нагрузку на более прочный слой грунта, находящийся на незначительной глубине. При этом фундамент характеризуется слабой степенью разрушения.

Технология: Усиление фундамента проводят участками длиной по 1 – 2 м. В пределах захватки выкапывают грунт под фундаментом. Затем подводят плиту или другие железобетонные элементы. Далее обжимают грунт путем применения гидравлических домкратов, а промежуток между старой конструкцией и новым подведенным элементом заполняют бетоном, который уплотняют вибраторами.

Усиление буроинъекционными сваями

Метод, который не предполагает проведения земляных работ. Используется при обвале грунта на участке и средней степенью разрушения фундамента, повлекшей к осадке угла дома и выпучиванию стен. Также целесообразно применение этого метода, если планируется значительно увеличить нагрузку, но в основании слабые грунты.

Суть метода содержится в устройстве корнеобразных выростов, которые переносят нагрузку на более устойчивые слои грунта.

Технология: Размечают места для свай. Посредством буровых установок, способных, вращаясь, пробиться сквозь толщу стен и фундаментов, пробуривают скважины. Далее в них вставляют арматурные каркасы с фиксаторами и инъекционные трубки, через которые нагнетают раствор. После того, как завершили цементирование скважин, инъекторы извлекают и устье скважины опрессовывают сжатым воздухом.

Во многих случаях этот метод является наиболее рациональным, а порой даже экономичнее других методов.

Усиление буронабивными сваями

Это усиление получило наиболее широкое распространение в сложных условиях строительства, однако, при тех же критериях применения, которые действуют для буроинъекционных свай.

Технология: Вначале (1 этап) вдоль ленточной фундаментной конструкции или вокруг столбчатой разрабатывают траншеи с креплениями. Вдоль нижней части стены пробивают штрабу, а в неё на раствор укладывают металлическую балку, обмотанную проволокой. Затем (2 этап) пробуривают скважины, в которые устанавливают арматурные каркасы с последующим бетонированием. После этого (3 этап) сквозь существующий фундамент пробивают отверстия, и в них уже в продольном направлении устанавливают металлические балки. Следом (4 этап) задавливают сваи в грунт с помощью домкратов, и заклинивают балки. Последним этапом является установка опалубки и бетонирование ростверка, а после набора прочности, производится обратная засыпка с послойным трамбованием. Для большей ясности, как усилить фундамент с помощью буронабивных свай, можно обратиться к фото:

Схема этапов усиления фундамента буронабивными сваями.

Совет! Желательно рассматривать несколько способов усиления одновременно. Это позволит выбрать наиболее рациональный метод, удовлетворяющий как инженерно-техническую сторону, так и экономическую.

Как укрепить грунт?

При строительстве иногда требует усиливать основание под объектами. Но тут все гораздо сложнее, чем кажется со стороны, и существует даже немало вариантов такой работы. Пора разобраться, как укрепить грунт, зачем это вообще нужно, и какие ошибки обычно допускают проектировщики, строители.

Для чего и где применяется?

Вовсе не обязательно стабилизация и закрепление почвенных пластов используются перед постройкой многоквартирного дома, офисного центра или другого серьезного сооружения. Такие манипуляции требуются и в ряде других случаев. Укрепительные мероприятия выполняются при возведении земляных работ (точнее, при проведении земляных работ) такого рода:

прокладка дороги (автомобильной или железной);

установка линии электропередач, инфраструктуры связи;

сохранение рельефа в особо охраняемых природных зонах;

профилактика размыва особо важных объектов, подмыва фундамента различных сооружений.

Укрепительные работы проявляют свою актуальность не только на этапе строительства. В ряде населенных пунктов оползание, потеря стабильности почвы, размывание ее водоемами или талыми водами обнаруживаются через несколько десятилетий. Если этот процесс не остановить, конечные потери будут непропорционально велики по сравнению с сиюминутной экономией. Мало того, в ряде случаев можно опасаться масштабных разрушений и даже серьезных человеческих жертв.

И напоследок стоит упомянуть такой случай необходимого укрепления, как поддержание садового участка или поля, расположенного на склоне.

Способы укрепления грунтов

Механические

Эти виды повышения прочности грунта появились раньше других вариантов. Их использовали, пусть и на примитивном уровне, еще столетия назад. Но сегодня благодаря научно-техническим достижениям возможности строителей многократно возросли. Так или иначе, «механика» основана на сооружении различных блоков и конструкций, удерживающих почвенные пласты на месте.

Шпунтовые ограждения — достаточно дорогой вариант решения проблемы. Его применяют главным образом, когда надо разработать выемку или углубление в насыщенных водой земляных слоях поблизости от уже созданных объектов. Шпунты вводят в пласт прежде, чем начнут разрабатывать выемку. Если это условие не соблюдается, стабильного состояния почвы достичь невозможно.

Иначе устроено консольное крепление. Его делают из особых стоек, то есть свай. Эти опоры погружают нижней частью глубже, чем будет планируемая выемка. Сваи поддерживают доски или щиты, которые будут принимать давление грунта.

Такой прием рекомендуют использовать, если выемка будет не глубже 5 м. При большей глубине надо применять консольно-распорное крепление. Распорки ставят в верхней части стоек.

Цементация, инъекции

Довольно часто для повышения прочности грунтовых слоев пользуются цементом и некоторыми другими типами строительных растворов. Подобное решение оправдано тем, что оно может применяться даже при глубинном характере трещин или полостей. Нагнетаемый раствор уходит на необходимую глубину и застывает там, создавая прочную механическую пробку. Одновременно таким образом сокращают сжимаемость грунтов и их водопроницаемость. Подача раствора или цементного «молока» происходит через заранее забитые полые сваи.

Цементация нужна, чтобы закрепить пески с крупным и средним размером зерна. Но этот же метод подойдет и для склонных к растрескиванию скальных пород. Цементные растворы закачивают при помощи инъекторов. Величина трещины и количество пор песка прямо влияют на пропорцию цемента и воды. Иногда к раствору добавляют инертные материалы. Радиус закрепления зависит от разновидности обрабатываемых грунтов. Скалистую почву закрепляют как минимум на 1,2-1,5 м. Если почвы сложены крупным песком, этот показатель составит от 0,5 до 0,75 м. Песок средней крупности цементируют на 0,3-0,5 м. Процедуру ведут по методу нисходящих зон.

Нагнетать раствор прекращают, как только достигнута целевая величина поглощения.

Дорожное строительство

При сооружении дорог и других транспортных магистралей (объектов) часто укрепление грунтов связано с минеральными вяжущими веществами. Такие методики были отработаны еще в XIX веке. В середине ХХ столетия в нашей стране провели массу исследований, позволивших поднять эффективность процедуры в несколько раз. Сегодня на территории развитых государств дорожное строительство не обходится без укрепления почвы. Исключения крайне редки и связаны с особо благоприятными условиями. Грамотное использование минеральных вяжущих:

сокращает общие расходы на 15% как минимум;

позволяет быстрее закончить строительство;

увеличивает промежуток между капитальными ремонтами;

позволяет обойтись меньшей толщиной покрытия;

понижает насыщение обработанных грунтов;

увеличивает стойкость к морозу, переменному увлажнению и понижению влажности.

При современном уровне технологии смешивать компоненты можно непосредственно на строящейся дороге. Техника уверенно работает как с жидкими, так и с порошкообразными компонентами. Если условия стеснены или грунт очень специфичен, не позволяет пройти тяжелой технике, применяются навесные аппараты. Самое распространенное в нашей стране минеральное вяжущее — классический портландцемент. Но будущее все равно принадлежит точному подбору рецептуры, а не упражнениям с дозировкой привычных компонентов.

Стоит отметить, что грунты могут укреплять не только неорганическими, но и органическими вяжущими веществами. Способ смешивания и методы применения практически не отличаются. Уплотнение производится самоходными катками на пневматическом ходу. Довольно широко практикуется, например, внесение синтетических смол.

Специалисты выяснили, что подобные вещества застывают на морозе, если подвергаются еще воздействию различных кислот.

Опытным путем установили, что быстрее всего закрепить грунт помогает применение водного раствора соляной кислоты в концентрации 5%. Фактическую крепость грунта определяют концентрация смол и исходный гранулометрический состав. Раствор кислоты нагнетают в скважину раньше, чем смолу. Опытные работы показали, что после насыщения смолами прочность грунтов может составлять 30-50 кг на 1 кв. см. Но это не конечный результат, потому что исследовательские работы идут крайне активно. В ряде ситуаций для усиления почв пользуются известью. Она может применяться как сама по себе, так и в связке с другими веществами. Методика такова:

проблемные места профилируют ручным способом (в больших масштабах помогает грейдер);

гранулируют почву ручными культиваторами;

поливают известковым раствором;

вновь культивируют нужный участок;

утрамбовывают его (после этого можно даже отказаться от покрытия).

Стабилизированный подобным образом грунт не размягчается даже при бурных осадках или весной. На нем долго не растет бурьян. Количество затрачиваемого труда многократно меньше, чем при использовании каменных блоков или настилов из дерева. Метод подходит для усиления грунтов не только на дорогах, но и под частную жилую застройку. При этом сокращается сложность строительства фундамента, уменьшаются суммарные строительные расходы.

Но при строительстве в больших масштабах требуется уже не какое-то одно решение, пусть даже применение проверенного реагента «Консолид» или другой испытанной марки, а комплексное упрочнение грунта. Чаще всего речь идет об использовании смесей органических и неорганических вяжущих, к которым примешивают и определенные добавки.

Практика показывает, что обработка почвенных пластов смесью битумов, извести, дегтей и цемента обеспечивает превосходные показатели:

стойкости к холоду;

стойкости к нагреву и перепаду температур;

Начинают с обработки грунта известью либо цементом. Их непременно увлажняют. Образующийся гидрат кальциевой окиси гарантирует сцепление глины и коллоидных частиц. Чем больше глины содержится в почве, тем эффективнее введение извести.

Уплотнение грунта, укрепляемого в смеси с цементом или известью, производят в первые 2 часа после окончательного размешивания смеси.

Осушение

Но в ряде случаев применение различных материалов оказывается недостаточно эффективно. Дело в том, что добиться успеха мешает чрезмерное увлажнение почв. На глинистых, пылящих и илистых грунтах эффективно оказывается электрохимическое осушение. В грунт снаружи и внутри фундамента защищаемого здания закладывают электроды трубчатой формы (анод и катод соответственно). Дистанция между электродами с одним полюсом должна составлять от 0,8 до 1 м.

Анодный электрод используют для подачи соляных растворов. Повышение градиента скоростей достигается откачиванием грунтовых вод из катода. Применяют постоянный ток напряжением от 100 до 120 В. Закрепить 1 м3 грунта можно при затрате 60-100 кВт электричества.

Но можно прибегнуть и к химическому осушению. В таком варианте специальные добавки вводят в почву из автогудронатора. Температура должна составлять от 50 до 80 градусов. Контроль объема добавок проводят при помощи индикаторной бумаги. Электрическое осушение применяют, когда надо улучшить характеристики плохо отдающего воду грунта. Речь идет о почвах, сложенных из глины, ила либо суглинков, коэффициент фильтрации которых составляет менее 1 м за сутки.

Если глина не является основным компонентом почвы, применяют обжиг (термическое осушение). Бурят скважину, куда заводят перфорированную трубу из жаропрочных марок стали. По трубе гонят горячий воздух. Избыток влаги испаряется, и глина спекается. Тепло получают при использовании местного топлива.

Силикатизация идет так:

берут жидкое стекло или его растворы;

нагнетают эти растворы по трубам;

после окаменения почвы трубы извлекают.

Армирование

Для искусственного упрочнения земли на наклонном участке или на подмываемой территории могут использовать свайные и траншейные стены. Также иногда применяют «свайные поля». Но есть и много других методов:

использование сетки из полимера, геотекстиля;

ленты из геотекстиля.

Подбор варианта определяется:

инженерно-геологической характеристикой площадки;

требовательностью к качеству подложки;

срочностью и важностью работ.

Часто встречающиеся ошибки

Какой бы метод ни был выбран, придется работать очень тщательно и четко. Так, при использовании свай нагрузку надо передавать строго вертикально. Малейшее отклонение в сторону — и эффективность работы резко падает.

Обязательно надо проанализировать указания нормативных документов, изучить характеристики грунта в конкретном месте. Невнимание к нормативам, игнорирование геологоразведки крайне вредны.

Также регулярно встречаются такие промахи:

применение устаревшей техники;

плохой подбор приспособлений и реактивов;

отсутствие инженерного контроля за рабочим процессом, особенно за послойным уплотнением почвы;

неверная концентрация вяжущей смеси;

несоблюдение температурных ограничений;

несоблюдение временных рамок технологического процесса;

плохой выбор подходящего метода.

Подробнее о цементации грунтов смотрите далее.

Читайте также: