способ уплотнения связных дисперсных грунтов

Формула изобретения

1. СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ СВЯЗНЫХ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ для создания оснований зданий и сооружений путем подачи твердеющего раствора в виде песчано-цементной смеси, отличающийся тем, что подачу раствора осуществляют при давлении 2 10 атм через расположенные с шагом 2 3 м инъекторы, погруженные на глубину активной зоны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при недостаточной степени водонасыщения лессового грунта его предварительно замачивают водой до степени водонасыщения 0,7 0,9.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что инъекторы погружают на глубину активной зоны поэтапно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к созданию грунтоцементного несущего элемента под зданием или сооружением на лессовых просадочных и слабых водонасыщенных грунтах.

Наиболее близким является способ создания грунтоцементного несущего элемента в основании зданий и сооружений. При осуществлении данного способа в предварительно уложенный между двумя железобетонными плитами грунт вводят через систему инъекторов лессовую пульпу, служащую уплотняющим грунт раствором, затем туда же вводят твердеющий материал цементно-песчаный раствор для создания упрочненных зон в лессовой пульпе.

Недостатком известного способа является невысокая степень уплотнения грунта от применения в качестве уплотняющего раствора лессовой пульпы, в результате чего возникают неуплотненные зоны. Кроме того, способ является усложненным, так как требует образования котлована, уплотнения грунта на дне котлована, изготовления и укладки железобетонных плит и отсыпки с уплотнением между ними вынутого из котлована лессового грунта, а также последующего разбуривания верхней железобетонной плиты для опускания инъекторов.

Цель изобретения создание простого высокоэкономичного способа получения грунтоцементного несущего элемента в основании зданий и сооружений, характеризующегося повышенной степенью уплотнения грунта, а также высокой несущей способностью массива грунта.

Цель достигается тем, что при осуществлении предлагаемого способа создания грунтоцементного несущего элемента в основании зданий и сооружений, основанного на введении через систему инъекторов уплотняющего раствора в основании зданий и сооружений, уплотняющий раствор, в качестве которого используют песчано-цементную смесь, в объеме, находящемся в прямой зависимости от пористости грунта, нагнетают под давлением 2 10 атм в массив грунта по всей площади здания через инъекторы, вводимые в массив грунта с равномерным шагом 2-3 м на глубину активной зоны здания, образуя тем самым в уплотненном массиве грунта жесткий каркас в виде природно-техногенного композита. Кроме того, при работе с лессовыми грунтами естественного сложения осуществляют предварительное замачивание грунта водой до степени водонасыщения 0,7 0,9, а введение инъекторов на глубину активной зоны здания осуществляется в несколько заходов.

Таким образом, повышенная степень уплотнения обеспечивается применением другого уплотняющего раствора (по сравнению с известным), закачиваемого в грунт по специальной технологии (давление, объем) и определенной геометрии (глубина и шаг инъектирования), что, в свою очередь, повышает несущую способность основания. Кроме того, образование жесткого каркаса непосредственно в самом массиве грунта в виде природнотехногенного композита также способствует повышению несущей способности массива (в 2-3 раза). В случае с лессовыми грунтами естественного сложения повышение эффективности их уплотнения достигается предварительным замачиванием грунта водой до определенной степени водонасыщения. Простота способа обусловлена тем, что инъектирование раствора проводят в массив грунта естественного сложения (без выемки котлована, изготовления железобетонных плит, отсыпки и уплотнения лессового грунта и последующего разбуривания железобетонной плиты), что, очевидно, также ведет к значительному удешевлению способа.

Дополнительным положительным техническим результатом данного способа является возможность создания грунтоцементного несущего элемента под существующими, в том числе аварийными зданиями, что невозможно сделать известным способом ввиду необходимости создания железобетонных плит.

На чертеже изображен грунтоцементный несущий элемент в аксонометрической проекции.

Способ осуществляется следующим образом.

На участке строительства здания или сооружения с поверхности земли под всей площадью здания по сетке погружают инъекторы 12 (чертеж) на глубину h активной зоны здания. Обычно h составляет 2 5 м. Сетка имеет равномерный шаг l 2х2 м, 3 х 3 м и 2 х 3 м. Величина шага обусловлена плотностью грунта и соответственно уплотняемостью массива. Так, чем выше плотность грунта, тем меньше l. Следует подчеркнуть, что при l 2 м происходит заметное удорожание способа, а при l 3 м возникают неуплотненные зоны массива.

Через инъекторы 1 производят нагнетание песчано-цементной смеси (например, марки М-200), служащей для уплотнения грунта. Нагнетание осуществляют при давлении от 2 до 10 атм. Это обусловлено тем, что при давлении, меньшем 2 атм, не происходит требуемое уплотнение грунта, а при давлении более 10 атм будет происходить выход смеси вдоль инъектора. Величина давления для каждого конкретного массива грунта выбирается в прямой зависимости от его плотности и влажности.

Объем закачиваемой песчано-цементной смеси рассчитывается по величине пористости данного грунта для достижения плотности, характерной для непросадочного лессового грунта. Например, при величине пористости лессового просадочного грунта 45 эта плотность достигается при пористости 39 следовательно, объем песчано-цементной смеси, необходимый для уплотнения 1 м³ грунта, составляет (45 39) 0,06 м³.

После твердения песчано-цементной смеси в уплотненном массиве образуется жесткий каркас, пронизывающий весь массив. Этот уплотненный массив с жестким каркасом образует природнотехногенный композит.

Таким образом, увеличение несущей способности грунта происходит как за счет увеличения его плотности, так и за счет образования в нем жесткого каркаса из песчано-цементных включений.

В случае создания грунтоцементного несущего элемента в массиве лессового просадочного грунта естественного сложения осуществляют предварительное замачивание грунта водой до оптимальной влажности уплотнения грунта, которая наступает при степени водонасыщения грунта 0,7 0,9 в зависимости от пористости. При этом объем инъектируемой воды рассчитывается по степени водонасыщения и пористости грунта.

При введении инъекторов в массив желательно последние вводить в активную зону поэтапно, в несколько заходов. При этом оптимальный шаг погружения составляет 1 1,5 м. Это позволяет исключить образование пробок в отверстиях инъекторов.

П р и м е р 1. В массиве просадочного лессового грунта было произведено уплотнение участка 2х 3 м на глубине 3 м. Через четыре инъектора было произведено нагнетание воды при давлении 0,5 атм и со скоростью 0,5 м³/ч до достижения степени водонасыщения 0,85, затем через сутки нагнеталась песчано-цементная смесь марки М-200 с пластификатором в объеме 0,8 м³ под давлением 2 атм в каждый инъектор. В результате внутри участка 2 х 3 м пористость грунта понизилась в среднем с 44 до 39%

П р и м е р 2. В массив слабого грунта через четыре инъектора, расположенных по сетке 2 х 2 м нагнетался песчано-цементный раствор марки М-200 под давлением 10 атм в объеме 0,6 м³. В результате образования жесткого каркаса модуль деформации по результатам штамповых испытаний увеличился в 2,5 раза с 3,7 МПа до 9,3 МПа.

П р и м е р 3. В массиве просадочного лессового грунта через четыре инъектора на расстоянии 2 м друг от друга было произведено последовательное нагнетание вначале воды в объеме 1,08 м³ со скоростью 3 м³/ч и под давлением 5 атм в каждый инъектор для увеличения степени водонасыщения с 0,45 до 0,85 при пористости 0,45; затем через сутки было осуществлено инъектирование песчано-цементного раствора марки М-200 с пластификатором под давлением 6 атм в объеме 0,8 м³, достаточном для понижения пористости с 45 до 39 Проведенные штамповые испытания с замачиванием при 0,2 МПа показали полное отсутствие просадочности в массиве уплотненного лессового грунта.