Закріплення грунтів: 4 надійні способи, який метод краще вибрати

Закріпленням ґрунтів називають штучну зміну їх характеристик. Для цього застосовують різні фізико-хімічні методи. Завдяки цьому виду перетворень вдається підвищити міцність ґрунту, зробити його більш стійким, зменшити стисливість та водонепроникність. Сьогодні відомо багато способів закріплення ґрунту, кожен з яких має певні плюси та мінуси.

Способи закріплення ґрунтів

Існує велика кількість методів зміцнення ґрунтів. Вони істотно відрізняються один від одного і мають певні плюси та мінуси.

Хімічне закріплення

Цей вид зміцнення ґрунту здійснюється різними методами – за допомогою цементації, смолізації, силікатизації. Найпоширенішою технологією вважається цементація. Під цим терміном розуміють процес нагнітання рідкого цементного розчину чи молока грунт. Попередньо в грунт забивають порожні палі.

Цементація підходить для тріщинуватих скельних порід. Також ця процедура підходить для піщаного ґрунту, який складається з великих та середніх фракцій. Залежно від пористості піску або розмірів тріщин може застосовуватись різне співвідношення цементу та води. Також до складу часто вводять додаткові речовини - пісок, глину та інші інертні матеріали.

Смолізація використовується для закріплення дрібних пісків. Цю процедуру проводять за допомогою розчинів соляної кислоти та карбамідної золи. Склади нагнітають у ґрунт спеціальними ін'єкторами.

Силікатизацію застосовують для закріплення лісових і піщаних типів ґрунту. Для цього у структуру ґрунту нагнітають хімічні розчини. Зазвичай використовують склади на основі хлористого кальцію та силікату натрію. В результаті вдається отримати гель кремнієвої кислоти, який робить ґрунт міцним та водонепроникним.

Термічне

Цей вид закріплення базується на спалюванні палива, яке здійснюється у свердловинах, зроблених у ґрунті. При цьому може застосовуватися різне паливо - рідке або газоподібне.

Закріплення ґрунту в свердловині здійснюється під впливом полум'я, а в тілі масиву - під впливом розпечених газів, які проникають через пори. Внаслідок цих процесів навколо свердловини формується стовп обпаленого ґрунту. Його діаметр визначається тривалістю випалу та обсягом палива. Таким способом допустимо закріпити грунт на глибині 15 метрів.При цьому параметри міцності вдається довести до 1 мегапаскаля.

Для закріплення слабких ґрунтів з високим вмістом вологи допустимо застосовувати штучне заморожування. Цей метод вважається універсальним і відрізняється високою надійністю.

Сутність цієї процедури полягає в тому, що через систему свердловин пропускають холодоносій. Він має низьку температуру і відбирає у грунту тепло. Як наслідок, вона трансформується у льодоґрунтовий масив. Для нього характерний високий ступінь міцності та повна водонепроникність.

Заморожування може мати різні види - все залежить від типу холодоносія. Так, виділяють розсільний спосіб та метод з використанням зрідженого газу. У першому випадку застосовують концентрований розчин хлористого кальцію або натрію. Його спочатку охолоджують у випарнику холодильної машини до температури -25 градусів. Як холодоагент у спеціальних пристроях застосовують рідкий азот, фреон або аміак.У другому випадку переважно застосовують рідкий азот. Температура його випаровування становить -196 градусів.

Електричний спосіб

Цей метод підходить для закріплення вологого глинистого ґрунту. Він має на увазі застосування ефекту електроосмосу. Для цього через ґрунт пропускають постійний електричний струм. Він повинен мати напруженість поля 0,5-1 вольт на сантиметр та щільність 1-5 ампер на квадратний метр. Така дія дозволяє осушити і ущільнити глину. В результаті вона втрачає здатність спучуватися.

Також існує електрохімічний метод, який відрізняється тим, що зі струмом у ґрунт додають хімічні компоненти - зокрема, хлористий кальцій. Це допомагає збільшити інтенсивність закріплення ґрунту.

Механічний спосіб

Цей вид зміцнення вважається найстарішим. Його суть полягає у спорудженні різних блоків та конструкцій, які допомагають утримувати пласти ґрунту на місці. Для цього можуть застосовуватися шпунтові огородження або консольне кріплення.

Перший варіант вважається досить дорогим. Його переважно застосовують для розробки виїмки або заглиблення у земляних шарах, які насичені водою та розташовуються поблизу створених об'єктів. Шпунти потрібно вводити у ґрунтовий пласт до початку розробки виїмки. При порушенні цієї умови досягти стабільності грунту не вийде.

Консольне кріплення має інший пристрій. Його виготовляють із особливих стійок чи паль. Опорні конструкції опускають нижче, ніж розташовується запланована виїмка. Палі тримають дошки чи щити. Вони приймають тиск ґрунту.

Такий метод варто застосовувати, якщо виїмку роблять не більше 5 метрів. У разі більшої глибини необхідно використовувати консольно-розпірне кріплення. При цьому розпірки встановлюють у верхніх фрагментах стійок.

Який метод краще вибрати

Спосіб закріплення ґрунту підбирають з урахуванням типу ґрунту:

1. Силікатизацією зміцнюють лісоподібні та окремі види покривних суглинків, ліси, що просаджують.
2. Смолізація підходить для піщаних типів ґрунту.
3. Цементація підходить для зміцнення великих порожнеч. Також цей метод зміцнення основ застосовують для тріщинуватих скельних, гравістих піщаних і великоуламкових типів грунтів.
4. Бурозмішувальне закріплення варто застосовувати для мулів та глин у суглинистому ґрунті текучої консистенції.
5. Термічне закріплення підходить для лісоподібних суглинків, присадкових лесів, непросадних суглинків та глин.

Закріплення ґрунту можна здійснювати різними методами. Кожен із них відрізняється певними перевагами та недоліками.

Рекомендуємо