ЗАКРЕПЛЕ́НИЕ ГРУНТО́В

ЗАКРЕПЛЕ́НИЕ ГРУНТО́В, ис­кус­ст­вен­ное улуч­ше­ние для стро­ит. це­лей фи­зи­ко-ме­ха­нич. свойств грун­тов (проч­но­сти, во­до­не­про­ни­цае­мо­сти и др.) в ус­ло­ви­ях их при­род­но­го, не­на­ру­шен­но­го за­ле­га­ния; ана­ло­гич­ный про­цесс для грун­тов на­ру­шен­ной струк­ту­ры в сло­ях до­рож­ных по­кры­тий и их ос­но­ва­ни­ях на­зы­ва­ет­ся ук­ре­п­ле­ни­ем грун­тов. З. г. при­ме­ня­ют: для уве­ли­че­ния не­су­щей спо­соб­но­сти грун­та под фун­да­мен­та­ми су­ще­ст­вую­щих зда­ний и со­ору­же­ний; соз­да­ния про­ти­во­фильт­ра­ци­он­ных за­вес; при­да­ния во­до­не­про­ни­цае­мо­сти по­ро­дам при про­ход­ке гор­ных вы­ра­бо­ток (шахт, тон­не­лей и т. п.); уп­лот­не­ния и об­жа­тия тон­нель­ных об­де­лок и ук­ре­п­ле­ния ок­ру­жаю­щей тон­нель по­ро­ды; пре­дот­вра­ще­ния не­рав­но­мер­ных про­са­док со­ору­же­ний при их строи­тель­ст­ве на лёс­со­вых грун­тах и др.

В скаль­ных тре­щи­но­ва­тых грун­тах осн. спо­со­ба­ми З. г. яв­ля­ют­ся це­мен­та­ция и го­ря­чая и хо­лод­ная би­ту­ми­за­ция. Для за­кре­п­ле­ния рых­лых грун­тов при­ме­ня­ют си­ли­ка­ти­за­цию, хо­лод­ную би­ту­ми­за­цию, элек­три­за­цию и за­мо­ра­жи­ва­ние грун­тов.

Це­мен­та­ция за­клю­ча­ет­ся в на­гне­та­нии под дав­ле­ни­ем в тол­щу за­кре­п­ляе­мо­го грун­та (тре­щи­но­ва­тый скаль­ный, круп­но­об­ло­моч­ный, гра­ве­ли­стый, а так­же круп­но­зер­ни­стые пес­ки с ко­эф. фильт­ра­ции бо­лее 80 м/сут) че­рез сис­те­му сква­жин це­мент­ной сус­пен­зии, т. н. там­по­наж­но­го це­мент­но­го рас­тво­ра (мас­со­вое от­но­ше­ние це­мен­та к во­де от 0,1 до 2). При на­гне­та­нии рас­твор за­пол­ня­ет имею­щие­ся в грун­то­вом мас­си­ве тре­щи­ны, пус­то­ты и по­ры, а за­тем за­твер­де­ва­ет. Диа­метр сква­жин при­ни­ма­ет­ся от 38 до 150 мм. Рас­стоя­ние ме­ж­ду сква­жи­на­ми ус­та­нав­ли­ва­ет­ся от 1 до 5 м в за­ви­си­мо­сти от ве­ли­чи­ны удель­но­го во­до­по­гло­ще­ния грун­та. Ве­ли­чи­на дав­ле­ния при на­гне­та­нии за­ви­сит от глу­би­ны сква­жи­ны и мо­жет дос­ти­гать, напр., при уст­рой­ст­ве про­ти­во­фильт­рац. за­вес 5 МПа, при про­ход­ке шахт 15–20 МПа.

При го­ря­чей би­ту­ми­за­ции в скаль­ный грунт на­гне­та­ет­ся на­гре­тый до 150 °C би­тум, ко­то­рый за­пол­ня­ет тре­щи­ны и пус­то­ты в мас­си­ве грун­та. За­тем би­тум за­твер­де­ва­ет, что де­ла­ет грунт во­до­не­про­ни­цае­мым. Хо­лод­ная би­ту­ми­за­ция со­сто­ит в на­гне­та­нии в грунт (скаль­ный или пес­ча­ный) 35–40% вод­ной эмуль­сии би­ту­ма. Би­тум коа­гу­ли­ру­ет в по­рах грун­та, при­да­вая ему во­до­не­про­ни­цае­мость и несколько по­вы­шая проч­ность.

Си­ли­ка­ти­за­ция пред­став­ля­ет со­бой хи­мич. спо­соб за­кре­п­ле­ния ос­но­ва­ний со­ору­же­ний, пред­став­лен­ных пес­ча­ны­ми или лёс­со­вы­ми грун­та­ми. За­кре­п­ле­ние пес­ков про­из­во­дит­ся обыч­но т. н. двух­рас­твор­ным спо­со­бом, при ко­то­ром в грунт на­гне­та­ет­ся сна­ча­ла рас­твор жид­ко­го стек­ла (си­ли­ка­та на­трия), а за­тем рас­твор хло­ри­да каль­ция. За­кре­п­ле­ние пы­ле­ва­тых пес­ков (плы­ву­нов) осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пу­тём на­гне­та­ния в грунт рас­тво­ра жид­ко­го стек­ла и фос­фор­ной ки­сло­ты, т. е. бо­лее про­стым од­но­рас­твор­ным спо­со­бом. Для за­кре­п­ле­ния лёс­сов и пре­дот­вра­ще­ния их про­са­док в грунт на­гне­та­ют толь­ко рас­твор жид­ко­го стек­ла, роль вто­ро­го рас­тво­ра вы­пол­ня­ют рас­тво­ры со­лей са­мо­го грун­та. По­лу­чаю­щий­ся в ре­зуль­та­те ре­ак­ции гель крем­ние­вой ки­сло­ты при­да­ёт грун­там проч­ность и во­до­не­про­ни­цае­мость. Рас­тво­ры на­гне­та­ют в грунт че­рез ме­тал­лич. труб­ки (инъ­ек­то­ры). Рас­стоя­ние ме­ж­ду инъ­ек­то­ра­ми при­ни­ма­ет­ся в за­ви­си­мо­сти от ра­диу­са за­кре­п­ле­ния и ко­леб­лет­ся от 0,8 до 1,2 м. По вер­ти­ка­ли на­гне­та­ние рас­тво­ра раз­де­ля­ют на зо­ны – за­ход­ки. Ве­ли­чи­на од­ной за­ход­ки рав­на 0,6–1,0 м. В ре­зуль­та­те по­лу­ча­ет­ся сплош­ной мас­сив за­кре­п­лён­но­го грун­та тре­буе­мо­го очер­та­ния и раз­ме­ра.

Элек­три­за­ция по­сто­ян­ным то­ком при­ме­ня­ет­ся для за­кре­п­ле­ния гли­ни­стых грун­тов, для ко­то­рых за­труд­ни­тель­но на­гне­та­ние к.-л. рас­тво­ров из-за очень ма­лой фильт­ра­ци­он­ной спо­соб­но­сти та­ких грун­тов. В ре­зуль­та­те про­цес­са элек­тро­ос­мо­са грунт обез­во­жи­ва­ет­ся (элек­тро­дре­наж), а при даль­ней­шем воз­дей­ст­вии то­ка проч­но за­кре­п­ля­ет­ся (элек­тро­за­кре­п­ле­ние).

При ук­ре­п­ле­нии грун­тов пред­ва­ри­тель­но из­мель­чён­ный грунт пе­ре­ме­ши­ва­ют с вя­жу­щи­ми ма­те­риа­ла­ми, ув­лаж­ня­ют до оп­ти­маль­ной влаж­но­сти и за­тем уп­лот­ня­ют по­лу­чен­ную смесь (для обес­пе­че­ния макс. воз­дей­ст­вия на грунт вя­жу­щих). В ре­зуль­та­те грун­ты при­об­ре­та­ют вы­со­кую проч­ность, мо­ро­зо­стой­кость и дли­тель­ную ус­той­чи­вость как в су­хом, так и в во­до­на­сы­щен­ном со­стоя­нии. Для ук­ре­п­ле­ния грун­тов при­ме­ня­ют ми­не­раль­ные (це­мен­ты, из­весть, мо­ло­тые гра­ну­ли­ро­ван­ные шла­ки, зо­лы-уно­сы те­п­ло­вых элек­тро­стан­ций и т. п.) и ор­га­ни­че­ские (вяз­кие или жид­кие би­ту­мы, ка­мен­но­уголь­ный дё­готь) вя­жу­щие ма­те­риа­лы, а так­же син­те­тич. смо­лы (кар­ба­ми­до-фор­маль­де­гид­ные, ре­зор­ци­но-фор­маль­де­гид­ные и др.). При­ме­не­ние ук­ре­п­лён­ных грун­тов, в т. ч. тех­но­ген­но­го про­ис­хо­ж­де­ния, в сло­ях до­рож­ных по­кры­тий обес­пе­чи­ва­ет зна­чит. сни­же­ние стои­мо­сти строи­тель­ст­ва ав­то­мо­биль­ных до­рог и умень­ша­ет в 3–4 раза по­треб­ность в при­воз­ных ка­мен­ных ма­те­риа­лах.