12.4. Стабилизиране на почвата
Стабилизирането на почвите се състои в изкуствено преобразуване на строителните свойства на почвите в естественото им възникване чрез различни физични и химични методи. В процеса на фиксиране възникват силни структурни връзки между почвените частици поради инжектирането в почвата и последващото втвърдяване на определени реагенти. Това осигурява увеличаване на якостта на почвите, намаляване на тяхната свиваемост, намаляване на водопропускливостта и чувствителността към промени във външната среда, особено влажността. Важно условие за приложимостта на инжекционните методи за фиксиране е достатъчно високата пропускливост на почвите.
Методите за инжекционно фиксиране на почви, които не са придружени от механични, особено динамични ефекти, се използват главно за укрепване на основите на конструкциите, защита на съществуващи сгради и конструкции по време на изграждането на нови конструкции, включително подземни, и създаване на непроницаеми завеси. Поради високата им цена, целесъобразността от прилагане на методи за стабилизиране на почвата на новоразработени строителни обекти трябва да бъде обоснована с предпроектно проучване.
Циментиране на почви.Този метод се използва за укрепване на насипни почви, чакълести отлагания, средни и едри пясъци с коефициент на филтрация на втвърдени почви над 80 m / ден. Циментирането се използва и за запълване на карстови празнини, фиксиране и намаляване на пропускливостта на напукани скалисти почви.
Фугиращата смес обикновено се състои от цимент и вода при съотношение вода/цимент 0,4. 1.0.
За циментиране на почви се използват задвижвани инжектори или тампонни инжектори, които се спускат в пробити кладенци. Инжекторите представляват тръба с диаметър 25.100 мм, оборудвана с перфорирана връзка с дълж.0,5. 1,5 м. След като инжекторът се потопи в земята или кладенец, към тръбата се подава чиста вода под налягане и кладенецът се промива. След това през тръбата се инжектира циментов разтвор, който, прониквайки в почвата, я циментира.
При циментиране на карстови кухини и напукани скали се използва циментов разтвор с малко водоциментово съотношение. Освен това към разтвора често се добавя пясък.
В процеса на експериментална работа се установяват радиусът на закрепване на почвата, налягането на инжектиране, разходът на циментов разтвор и якостта на циментираните почви.
Методът на фугиране се използва и за укрепване на конструкцията на самите основи. За целта в тялото на основите се пробиват отвори, през които се впръсква циментов разтвор под високо налягане в материала на основата или зидарията.
Силикатизация на почви.Използва се за химическо фиксиране на пясъци с коефициент на филтрация от 0,5 до 80 m/ден, макропорести почви с коефициент на филтрация от 0,2 до 2,0 m/ден. и някои видове насипни почви. Същността на метода се състои в това, че натриевият силикат се инжектира в почвата под формата на разтвор (течно стъкло), който запълва пространството на порите и в присъствието на втвърдител образува гел, който се втвърдява с времето.
Пясъчните почви с коефициент на филтрация от 2,80 m / ден се фиксират чрез метод на силицификация с два разтвора, разработен от B. A. Rzhanitsyn. Методът е следният. Инжекторите са потопени в почвата, които са тръби с диаметър 38 mm с долна перфорирана връзка с дължина 0,5. 1,5 м. Разтвор на натриев силикат се инжектира в почвата чрез инжектори под налягане до 1,5 MPa. През съседна тръба се инжектира разтвор на калциев хлорид. Инжекторите се потапят по двойки на разстояние 15,25 cm един от друг. Понякогадвата разтвора се инжектират последователно през един и същи инжектор. Разтвор на натриев силикат се вкарва в почвата с прониквания от 1 m дълбочина, когато инжекторът е потопен. След това със същите спирания, но вече в процеса на извличане на инжектора, се инжектира вторият разтвор. Радиусът на закрепване на почвата е 30.100 см. Процесът на желиране е много бърз. След пълното втвърдяване на гела, което отнема 28 дни, фиксираната пясъчна почва придобива якост на едноосно натиск от 2,5 MPa.
При закрепване • фини пясъци и плаващи пясъци с коефициент на филтрация в рамките на 0,5. 1,0 m / ден, в почвата се инжектира предварително приготвен гелообразуващ разтвор, който е смес от разтвори на свързващо вещество и втвърдител. Чрез промяна на състава на втвърдителя е възможно да се регулира в широки граници (от 20.30 min до 10.16 h) времето за желиране. За осигуряване на необходимия радиус на фиксиране в почви с ниска пропускливост се използват състави с дълго време на желиране.
Ориз. 12.14. Схеми за фиксиране по метода на силициране на основите на основите (а), защита на основите на сгради по време на строителството
подземни конструкции (b), по време на строителството на сгради (c):
1— основа; 2 - инжектори;3 —зони за закрепване;4 —подземна конструкция в процес на изграждане;5 —съществуващ тунел;
b - сграда в процес на изграждане
Силата на геловете със силициева киселина според съставите с един разтвор е ниска. Фиксираните от тях пясъци и подвижни пясъци придобиват якост на едноосно натиск от порядъка на 0,2 MPa, с изключение на флуоросиликатния състав, който дава якост до 2,4 MPa, и силикатно-органичните състави.
Силицизирането е ефективно за фиксиране на макропорести льосови почви поради тяхната висока пропускливост. особеностсилицирането на льос е, че съставът на тези почви включва соли, които действат като втвърдител за течно стъкло. Следователно, силицирането на льос се извършва по класическия метод с един разтвор, който се извършва чрез инжектиране на разтвор на натриев силикат в дебелината на льосовите почви. Процесът на фиксиране се извършва мигновено, якостта нараства много бързо и може да достигне 2 MPa или повече за фиксиран масив. Закопчаването е водоустойчиво, което гарантира елиминирането на свойствата на слягане.
На фиг. 12.14 показва примери за използване на силицификация в строителството.
В нашата страна, по предложение на В. Е. Соколович, се използва газова силицизация на пясъчни и макропорести льосови почви, базирана на използването на въглероден диоксид (въглероден диоксид) като втвърдител за течно стъкло. Технологията на метода се състои в това, че въглеродният диоксид се инжектира в почвата през запушени инжектори или специално оборудвани кладенци за предварително активиране на почвата, след това разтвор на натриев силикат и вторично въглероден диоксид за втвърдяване. Якостта на пясъците, фиксирани по метода на газовата силикация, е 0,8. 1,5 MPa, льосови почви - 0,8. 1,2 MPa.
За непрекъснато фиксиране на почвената маса инжекторите се поставят в шахматен ред. Разстоянието между редовете инжектори се определя по формулата
и разстоянието между инжекторите в един ред - по формулата
където r е радиусът на фиксиране, който варира в зависимост от състава на фиксиращите разтвори и коефициента на филтриране на почвата в рамките на 0,3. 1,0 м