Закреплением грунтов называют искусственное изменение их характеристик. Для этого применяют разные физико-химические способы. Благодаря этому виду преобразований удается повысить прочность почвы, сделать ее более устойчивой, уменьшить сжимаемость и водонепроницаемость. Сегодня известно много способов закрепления почвы, каждый из которых имеет определенные плюсы и минусы.
Способы закрепления грунтов
Существует большое количество методов укрепления грунтов. Они существенно отличаются друг от друга и имеют определенные плюсы и минусы.
Химическое закрепление
Этот вид укрепления почвы осуществляется разными методами – при помощи цементации, смолизации, силикатизации. Самой распространенной технологией считается цементация. Под этим термином понимают процесс нагнетания жидкого цементного раствора или молока в почву. Предварительно в грунт забивают полые сваи.
Цементация подходит для трещиноватых скальных пород. Также эта процедура подходит для песчаного грунта, который состоит из крупных и средних фракций. В зависимости от пористости песка или размеров трещин может применяться разное соотношение цемента и воды. Также в состав часто вводят дополнительные вещества – песок, глину и прочие инертные материалы.
Смолизация используется для закрепления мелких песков. Эту процедуру проводят при помощи растворов соляной кислоты и карбамидной золы. Составы нагнетают в грунт специальными инъекторами.
Силикатизацию применяют для закрепления лессовых и песчаных типов грунта. Для этого в структуру почвы нагнетают химические растворы. Обычно используют составы на основе хлористого кальция и силиката натрия. В результате удается получить гель кремниевой кислоты, который делает грунт прочным и водонепроницаемым.
Термическое
Этот вид закрепления базируется на сжигании топлива, которое осуществляется в скважинах, сделанных в грунте. При этом может применяться разное топливо – жидкое или газообразное.
Для закрепления слабых грунтов с высоким содержанием влаги допустимо применять искусственное замораживание. Этот метод считается универсальным и отличается высокой надежностью.
Суть этой процедуры кроется в том, что через систему скважин пропускают хладоноситель. Он обладает низкой температурой и отбирает у почвы тепло. Как следствие, она трансформируется в ледогрунтовый массив. Для него характерна высокая степень прочности и полная водонепроницаемость.
Замораживание может иметь разные виды – все зависит от типа хладоносителя. Так, выделяют рассольный способ и метод с использованием сжиженного газа. В первом случае применяется концентрированный раствор хлористого кальция или натрия. Его вначале охлаждают в испарителе холодильной машины до температуры -25 градусов. В качестве хладагента в специальных устройствах применяют жидкий азот, фреон или аммиак. Во втором случае преимущественно применяют жидкий азот. Температура его испарения составляет -196 градусов.
Электрический способ
Этот метод подходит для закрепления влажной глинистой почвы. Он подразумевает применение эффекта электроосмоса. Для этого через почву пропускают постоянный электрический ток. Он должен иметь напряженность поля 0,5-1 вольт на сантиметр и плотность 1-5 ампер на квадратный метр. Такое воздействие позволяет осушить и уплотнить глину. В результате она утрачивает способность вспучиваться.
Также существует электрохимический метод, который отличается тем, что с током в грунт добавляют химические компоненты – в частности, хлористый кальций. Это помогает увеличить интенсивность закрепления почвы.
Механический способ
Этот вид укрепления считается самым старым. Его суть заключается в сооружении разных блоков и конструкций, которые помогают удерживать пласты почвы на месте. Для этого могут применяться шпунтовые ограждения или консольное крепление.
Первый вариант считается довольно дорогим. Его преимущественно применяют для разработки выемки или углубления в земляных слоях, которые насыщены водой и располагаются вблизи от созданных объектов. Шпунты требуется вводить в почвенный пласт до начала разработки выемки. При нарушении этого условия добиться стабильности грунта не получится.
Консольное крепление имеет иное устройство. Его изготавливают из особых стоек или свай. Опорные конструкции опускают ниже, чем располагается планируемая выемка. Сваи держат доски или щиты. Они принимают давление почвы.
Такой метод стоит применять, если выемку делают не больше 5 метров. В случае большей глубины нужно использовать консольно-распорное крепление. При этом распорки устанавливают в верхних фрагментах стоек.
Какой метод лучше выбрать
Способ закрепления грунта подбирают с учетом типа почвы:
- Силикатизацией укрепляют лессовидные и отдельные виды покровных суглинков, просадочные лессы.
- Смолизация подходит для песчаных типов грунта.
- Цементация подходит для укрепления больших пустот. Также этот метод укрепления оснований применяют для трещиноватых скальных, гравелистых песчаных и крупнообломочных типов почв.
- Буросмесительное закрепление стоит применять для илов и глин в суглинистой почве текучей консистенции.
- Термическое закрепление подходит для лессовидных суглинков, присадочных лессов, непросадочных суглинков и глин.
Закрепление грунта можно осуществлять разными методами. Каждый из них отличается определенными преимуществами и недостатками.
