Основной причиной разрушения строения чаще всего является деформация базисной конструкции. Пагубно влиять на фундамент здания могут разнообразные факторы, в том числе и почва, преобладающая на участке. Наиболее целесообразным решением такой проблемы по праву считается усиление грунтов основания фундаментов методом цементации. Следует более детально рассмотреть не только этот, но и другие способы усиления земли под базисом.

Причины, побуждающие усилить почву базиса

Усиление земли основания осуществляется не только для защиты уже готового строения – процедура может выполняться и при возведении нового здания. В первой ситуации причины нарушения эксплуатационных характеристик дома определяются при техническом обследовании. Чаще всего такими причинами являются:

• Произошедшие со временем изменения геологических условий участка;
• Приумножение нагрузки от строения (перепланировка дома, реконструкция, надстройка дополнительного этажа);
• Проявление нагрузок, которые не были учтены ранее (новое строение было возведено в непосредственной близости от уже существующего дома);
• Пагубное влияние поверхностных и почвенных вод;
• Промерзание почвы в холодное время года;
• Неравномерная усадка базиса постройки.

Если же строится новое здание, необходимость усиления почвы определяется исходя из результатов инженерно-геологических исследований.

Способы укрепления почв основания

На сегодняшний день укрепление грунтов в основе базисов может производиться несколькими определенными способами, каждый из которых активно используется при реконструкции строений. Выделяют следующие методы:

• Механические;
• Конструктивные;
• Физико-химические.

Механические методы усиления грунтов основания включают:

• Поверхностную утрамбовку;
• Глубинную утрамбовку.

Утрамбовка поверхностного типа выполняется с помощью вибраторов, катков и т. п. Технология применяется в ситуациях, когда требуется трамбовка грунта на глубину до 2 м. При использовании особо тяжелой техники глубина уплотнения основания может достигать 10 м.
Глубинная утрамбовка может производиться несколькими методами:

• Выполнение песчаных и почвенных свай – в основу забивается труба, которая заполняется песком или почвой, засыпка послойно утрамбовывается. По мере заполнения свая аккуратно вытаскивается из земли, благодаря чему происходит усиление грунта основы. Трубы забиваются в шахматном порядке;
• Виброуплотнение – вибрационное оборудование помещается в толщу земли. Способ рационально использовать для укрепления песчаников, насыщенных жидкостью;
• Замачивание – для устранения просадок почвы основания грунт предварительно замачивается. Данный способ используется исключительно при возведении новых домов. Территория под застройку должна находиться на значительном расстоянии от уже существующих строений.

Среди конструктивных способов выделяют:

• Земляные подушки – слабые пласты грунта под базисом заменяются стабильной породой (щебнем, песком). При засыпке почва утрамбовывается;
• Свайные ограждения – по границам основания устраивается шпунтовое ограждение, что предотвращает выпирание нестабильного основания;
• Армирование – в почву внедряются дополнительные стойкие элементы, позволяющие приумножить прочность грунта и предотвратить осадку. Армирующими элементами могут выступать цемент, бетон и т. п.

Наиболее эффективными методами укрепления грунтов в современном строительстве признаны физико-химические. К ним относятся следующие способы:

• Силикатизация – в предварительно подготовленные в почве скважины через рифленые трубы вводится инъекция жидкого стекла. Подача смеси осуществляется под давлением, во время работы вокруг отверстий образовываются столбы уплотненной основы. Способ применим для насыпных грунтов;
• Смолизация – в почву вводится состав из синтетической смолы с отвердителем. Данным способом усиливаются суглинки, супеси и пески особо мелкой фракции;
• Глинизация – глина вводится в песчаную породу, чтобы уменьшить фильтрующие способности песка. Способ можно применять тогда, когда скорость течения подземных вод не превышает норму;
• Битумизация – аналог глинизации. Применяется, если скорость подземных вод на участке превышает норму. В почву может подаваться горячий битум или эмульсия.

Существует еще один способ физико-химического типа – цементация. Именно этот вариант получил особую популярность среди частных застройщиков.

Укрепление почвы способом цементации

Технология цементации может использоваться как для реставрации уже готового строения, так и для улучшения качеств почвы при возведении новой постройки.

Данный метод применяется в ситуациях, когда:

• В базисе возникли несущественные дефекты (в основании появились трещинки, прорехи);
• Базисная конструкция нарушилась по естественным причинам (здание эксплуатировалось на протяжении долгого времени);
• На участке преобладает слабая «текучая» почва;
• В грунте под базисом из-за воздействия подземных вод появились пустоты.

Существует два способа цементации:

• Традиционный;
• Струйный.

В чем суть традиционного метода? В толщу базиса и под его подошву инъецируется ремонтная смесь. Выбор раствора обуславливается материалом, который применялся для возведения фундамента. Исходя из этого, для осуществления цементации может использоваться цементная, цементно-песчаная или бетонитовая смесь. Также в состав раствора могут входить другие добавки.

Введенная смесь закупоривает прорехи в базе, а также в почве под ее подошвой, усиливает сцепление между фундаментом и землей, приумножает несущую силу конструкции.

Суть струйной технологии состоит в применении струи цементной смеси, которая подается в породу под давлением. Струя разрушает толщу почвы, одновременно уплотняя ее: в земле образовываются сваи из грунта и цемента.

В завершение стоит сказать, что перед началом работы следует подсчитать все расходы и позаботиться о составлении сметы. Цена работ по укреплению почв основания базисов посредством цементирования стартует от 4 тысяч рублей за 1 погонный метр.

Видео преимущества цементации основания грунтов фундамента:

Согласно статистике, основная причина возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации зданий и сооружений - это нарушение работы оснований и фундаментов. Обычно это связано с отсутствием достоверной информации о геологических условиях и характеристиках грунтов площадки размещения объекта, принятием неправильных решений на стадии проектирования и не качественным выполнением строительных работ.

Характерными признаками несоответствия конструкций основания и фундаментов здания требуемым параметрам являются трещины в наружных стенах, цоколе, перекосы дверных и оконных проемов, неравномерная осадка и другие. Своевременно выполненные работы по выявлению повреждений в конструкциях и усилению дефектных элементов, в том числе - грунтов основания, являются условием надежной и безаварийной эксплуатации зданий.

Почему возникает необходимость в улучшении качества оснований

Усиление грунтов основания может выполняться как для восстановления эксплуатационных характеристик существующих сооружений, так и при строительстве новых. В первом случае точные причины нарушения работы строительных конструкций определяются в процессе выполнения технического обследования. Наиболее распространенными среди них являются следующие:

• ухудшение геологических условий площадки с течением времени;
• увеличение нагрузок, передаваемых зданием на фундамент, при выполнении реконструкции, надстройки этажей, установке дополнительного оборудования;
• появление ранее не учтенных нагрузок от возведения нового здания рядом с существующим;
• проявление просадочных свойств грунта основания при его замачивании грунтовыми и поверхностными водами природного и техногенного происхождения;
• вымывание и выпирание грунта основания при разработке рядом с существующим фундаментом котлована под новое здание;
• динамические и вибрационные нагрузки, возникающие при выполнении строительно-монтажных работ рядом с существующим зданием;
• промерзание грунта в зимний период;
• неравномерная осадка фундаментных конструкций;
• деформация фундаментов с появлением трещин, сколов, нарушением защитного слоя бетона, оголением и коррозией арматуры.

При строительстве на вновь отведенной площадке необходимость в усилении грунтов, а также целесообразность выполнения этих работ с экономической точки зрения, определяются по результатам инженерно-геологических изысканий. Метод усиления грунтов принимается в комплексе с техническими решениями по устройству фундаментов при проектировании.

Оценка состояния оснований и фундаментов

Комплексное обследование и оценка технического состояния конструкций здания (в том числе, оснований и фундаментов) выполняется для выявления нарушений в их работе, обоснования причин и определения возможных последствий деформаций. По результатам оценки производится выбор наиболее надежных и экономичных компенсирующих мероприятий, исключающих дальнейшее развитие деформаций. Работы включают в себя несколько этапов.

Вначале производится изучение и анализ имеющейся изыскательской и проектной документации, данных предыдущих обследований (если таковые были). Затем выполняется визуальный осмотр наземной части здания для определения характера деформаций (фасады, несущие стены, колонны). Во внимание принимается окружающая обстановка: наличие рядом с обследуемыми конструкциями других сооружений, котлованов, автомобильных и железных дорог.

В подземной части здания обследованию подлежат непосредственно конструкции фундаментов и несущее основание. Для осмотра фундаментов и инструментального анализа материалов в контрольных точках по периметру здания отрываются шурфы. Глубина шурфа принимается на 0,5 м ниже подошвы фундамента. В результате осмотра и инструментальных замеров определяются геометрические параметры фундамента, качество материалов, состояние гидроизоляционной защиты, наличие повреждений.

Обследование грунта выполняется методом бурения скважин с отбором и анализом образцов. Таким образом определяются остаточные физико-механические свойства основания. По итогам выполненных работ производятся поверочные расчеты с определением реальной несущей способности грунтов и фундаментных конструкций, выдается заключение о ее достаточности. При выборе варианта усиления конструкций фундаментов и грунтов принимаются наиболее технически и экономически обоснованные решения.

Методы усиления грунтов основания

В отличие от усиления различных конструктивных элементов здания (таких как стены, колонны, фундаменты), типовые решения по улучшению характеристик грунтов основания отсутствуют. Закрепление производится по индивидуально разработанному проекту с применением принципов конкретного метода. К основным методам усиления грунтов относятся: физико-химические, механические (уплотнение) и конструктивные.

Физико-химические методы

Наиболее современными и высокоэффективными считаются физико-химические методы усиления грунтов. Среди них выделяют следующие.

Силикатизация - инъецирование грунтов основания растворами жидкого стекла. Раствор подается под давлением до 0,6 МПа в предварительно пробуренные скважины через перфорированные трубы. Метод используется для повышения прочности песков различной крупности, насыпных грунтов. В процессе силикатизации вокруг каждой скважины создается столб упрочненного основания диаметром до 2 м.

Цементация применяется для закрепления грунтов просадочного типа, водопроницаемых, трещиноватых скальных пород, лессов, крупного песка. Инъецирование грунтов производится водоцементным раствором (иногда с добавлением песка) под давлением до 10 МПа. В результате цементации раствор заполняет поры грунта, образуя новое, высокопрочное основание.

Смолизация предполагает инъецирование в грунты основания синтетических смол с отвердителями. Метод используется для усиления пылеватых, мелких песков, супесей и суглинков. Применяются вертикальный, горизонтальный и наклонный способы установки инъекторов.

Глинизация , или нагнетание глинистой суспензии, производится с целью снижения фильтрующих свойств песчаного основания. В результате проникновения глинистых частиц в поры грунта происходит его заиливание и тампонаж с созданием водоупорной зоны. Метод используется при небольшой скорости течения грунтовых вод, так как частицы глины могут выноситься потоком.

Битумизация также является способом снижения фильтрационных свойств грунта и применяется при высоких скоростях движения грунтовых вод. Существуют методы горячей и холодной битумизации. В первом случае в предварительно пробуренные скважины подается расплавленный битум, а во втором - битумная эмульсия. В обоих случаях результатом является создание водонепроницаемой зоны вокруг инъектора.

Термический способ используется для усиления грунтов, обладающих просадочными свойствами. Суть метода состоит в сжигании топлива в предварительно пробуренной скважине. Для возможности горения топлива на глубине в скважину подается воздух. Устранение просадочных свойств грунта происходит под воздействием температуры от 400 до 800 градусов Цельсия. Каждая скважина позволяет произвести закрепление массива грунта диаметром до 2,5 м.

Усиление грунтов основания конструктивными элементами

Основными конструктивными методами усиления являются следующие:

• грунтовые подушки . Метод заключается в замене слабонесущего грунта, расположенного под фундаментом на малосжимаемый. В качестве последнего используют песок, щебень, некоторые виды шлаков. При укладке грунт подвергается уплотнению во избежание его последующей осадки;
• шпунтовые ограждения . Метод используется для предотвращения выпирания слабонесущего основания из-под фундамента. В этом случае по периметру фундамента на минимальном от него расстоянии монтируется ограждение из свайных конструкций. Сваи забиваются в слой плотного грунта, проходя насквозь через слабонесущий.

• армирование . Способ позволяет повысить прочностные характеристики грунта и устранить просадочность. Армирование подразумевает внедрение в грунт дополнительных высокопрочных элементов, которые при совместной с ним работе обеспечат требуемые характеристики основания. В качестве армирующих элементов используются бетон, железобетон, грунтоцемент, цементно-песчаный раствор и другие.

• противофильтрационные завесы . Метод применяется для предотвращения фильтрации подземных вод через грунт основания. Мероприятие осуществляется путем заливки тиксотропной суспензии в предварительно подготовленные скважины. Суспензия готовится на основе бетонитовой глины, которая способна поглощать воду в больших количествах, а после загустевания создавать водонепроницаемый экран.

Механические способы

Механические способы усиления грунтовых оснований представляют собой различные варианты их уплотнения. Различают два основных способа уплотнения: поверхностное и глубинное.

Поверхностное уплотнение производится при помощи трамбовок, катков, грузоуплотняющих машин, вибраторов. Данный способ, как правило используется при необходимости выполнить уплотнение на глубину до 1,5-2 м. Однако, применение тяжелых трамбовок и трамбующих машин позволяет уплотнять основание глубиной до 10 м. Существуют также методы вытрамбовывания котлована под фундамент трамбовками, имеющими форму самого фундамента.

Глубинное уплотнение грунтов осуществляется такими способами:

• устройство грунтовых и песчаных свай в насыпных грунтах, лессах, обладающих просадочными свойствами. Метод предполагает забивку в основание трубы, в процессе чего происходит уплотнение окружающего грунта. После забивки труба заполняется песком с послойным уплотнением. По мере засыпки песка труба постепенно извлекается из грунта. Сваи располагаются в шахматном порядке так, чтобы усиленные зоны грунта перекрывали друг друга;
• виброуплотнение с использованием специального оборудования - вибраторов, вибробулавы. Метод используется для усиления песчаных водонасыщенных грунтов и заключается в погружении вибрационного снаряда в толщу грунта;
• предварительное замачивание позволяет устранить просадочность грунта основания. Метод, как правило, используется при новом строительстве на достаточном удалении от существующих зданий и сооружений, так как существует опасность замочить их основания.

Еще одним способом механического уплотнения является предварительное обжатие грунтов. Обжатие производится путем нагружения насыщенного водой слабого основания временной насыпью, в результате чего вода выдавливается из пор грунта с последующим его уплотнением. При этом давление, создаваемое насыпью должно превышать давление от проектируемой конструкции. Обжатие можно произвести и путем понижения уровня грунтовых вод с откачкой их через скважины или при помощи организации дренажа.

Выводы

Усиление грунтов основания выполняется в следующих случаях:

• при необходимости восстановления корректной работы несущих элементов существующего здания;
• при новом строительстве на площадке с плохими инженерно-геологическими условиями.

В первом случае работы, как правило выполняются в комплексе с усилением и ремонтом фундаментов и имеют ограничения в выборе методов (во избежание воздействия на рядом расположенные здания). При усилении грунтов на новой площадке выбор метода определяется только техническим и экономическим обоснованием.

Усиление грунтов позволяет использовать для нового строительства земельные участки, имеющие заведомо низкие инженерно-геологические показатели, а также территории, не подходящие для ведения сельского хозяйства (болота, насыпные грунты и прочие) и других видов деятельности. Современные высокотехнологичные способы повышения несущей способности оснований позволяют более рационально подходить к использованию застройщиком трудовых, территориальных и экономических ресурсов.

Усиление фундаментов цементацией – это распространенный, эффективный метод их укрепления. Технология применяется для улучшения несущих показателей грунта перед строительством и для проведения ремонта эксплуатируемого основания. В последнем случае укрепляется не только фундамент, но и почва под его подошвой. Под воздействием различных факторов опора под постройкой может деформироваться. Это часто сопровождается появлением трещин на стенах здания. Чтобы остановить процесс разрушения и продлить срок службы сооружения, обязательно необходимо проводить укрепление. Предварительно делают осмотр строения для выявления причины процесса.

Сущность метода цементации

Цементация фундамента представляет собой процесс его уплотнения путем введения внутрь цементного раствора. Также часто затрагивается грунт возле основания. Раствор доставляется насосом (под давлением) в нужное место по пробуренным скважинам. При этом заполняются существующие пустоты, происходит упрочнение проблемных зон, потому что улучшается сцепление элементов конструкции. В результате целостность опоры восстанавливается.

Цементирование фундаментных конструкций необходимо проводить в таких случаях:

• если произошел естественный износ основания в процессе его эксплуатации;
• при необходимости укрепления нестабильных грунтов во время строительства или под эксплуатируемой постройкой;
• когда на поверхности фундамента появляются трещины (даже незначительные);
• при деформации основания;
• в случаях возрастание действующей нагрузки на опорную конструкцию из-за достраивания здания;
• если в грунте под фундаментной подошвой образовались пустоты в результате действия подземных вод, либо почва из-за этого разрыхлилась.

Услуги по цементированию предоставляют строительные организации. Расценки на ее проведение начинаются у различных подрядчиков приблизительно с 4000 рублей за погонный метр. Окончательная стоимость определяется после вычислений сметчиков.

Самостоятельно укрепление основания методом цементации не выполнишь, потому что для проведения работ требуется специальное оборудование, а также навыки обращения с ним и соответствующий опыт.

Причины деформации основания

Причины разрушения фундамента и стен постройки различные. Перед проведением укрепления состояния их следует точно определить, чтобы получить нужный результат.

Наиболее распространенные причины, вызывающие деформацию основания, а также появление дефектов на его поверхность и внутри такие:

• плохая гидроизоляция (низкого качества);
• расположение здания на участке, имеющем наклон;
• изменение несущих свойств грунта под постройкой (после ее возведения) из-за его переувлажнения, пучения либо подъема уровня подземных вод;
• проведение объемных земляных работ вблизи от строения;
• ошибки проектирования основания;
• неправильный расчет действующей нагрузки;
• увеличение массы строения из-за перепланировок или реконструкции здания с увеличением этажности либо применения более тяжелых строительных материалов;
• постоянные или разовые вибрации земли под сооружением и вблизи него, вызванные расположением поблизости железной дороги, проведением подземных выработок, землетрясением;
• использование для строительства материалов низкокачественных материалов;
• неправильная эксплуатация: отсутствие плановых ремонтов;
• сильное промерзание почвы;
• затопление участка с постройкой, например, из-за наводнений, выпадения обильных осадков, паводков;
• отступление от технологии при проведении строительных работ.

В таблице ниже представлены различные виды деформаций построек и вызвавшие их возможные причины.

Усадка центральной части сооружения	Осадка конструкции по краям	Деформация стен
образование пустот в земле под средним участком постройки	слабое основание под любым углом здания	воздействие нагрузок от имеющихся растяжек, прикрепленных к строению
просадка грунта	рытье траншей или котлованов вблизи разрушающейся постройки	землетрясения
ослабление по центру фундамента	проблемы с грунтом, оползни	нагрузки от рабочего оборудования, расположенного внутри здания

Каждая причина для своего устранения, кроме восстановления прочности фундамента, требует еще проведения целого спектра сопутствующих работ. Это может быть обезвоживание территории, монтаж дренажной системы, проведение исследований изменений, произошедших с грунтом и прочие мероприятия. Все это отражается на конечной смете.

Практическая реализация технологии

Работы начинают с предварительного осмотра ремонтируемого сооружения. Это позволяет определиться с объемами предстоящих работ, а также со связанными с ними расходами материалов и финансовых средств.

Осмотр может быть 2 видов:

• подземный, предназначенный для определения габаритов фундамента, эксплуатационных характеристик (например, прочности), используемых при его создании материалов, структуру и состояние грунта;
• наружный, который позволяет установить размеры строения, состояние его стен, наличие и характер трещин, рассчитать нагрузку на основание.

Правильное проведение осмотра с последующим анализом полученных данных способствует определению причины возникновения деформаций. Обследование объекта также помогает составить точную смету.

Чтобы выяснить, остановилась ли усадка здания, устанавливают маяки поперек имеющихся трещин. Один при этом монтируют в максимально широком месте, а другой – вначале зазора. Если при прошествии месяца рейки не отпадут либо не деформируются, то значит, что усадка постройки закончилась. Маяки могут использоваться при проведении наблюдений за ходом процесса.

Укрепление основания и грунта под ним проводят 2 способами:

• традиционным;
• струйным.

Цементационные работы различными методами проводятся по отличающимся друг от друга технологиям. Используемые смеси могут состоять из разных материалов.

С помощью струйного метода улучшают несущие свойства грунта под существующим основанием либо на площадке под новостройку. Суть технологии состоит в том, что подается в скважину цементный раствор под давлением. Энергия струи вызывает разрушение почвенной структуры. В результате этого происходит его упрочнение, а также возрастает сопротивляемость разнонаправленным сдвигам и деформации. Рабочая смесь перемешивается при этом с грунтовой массой на месте. Итогом процесса является образование грунтоцементных свай сечением от 30 см до 2,5 м, которые рассматриваются в виде единого массива с грунтом.

Отличия струйного метода от классического варианта цементирования заключается в следующем:

• можно проводить укрепление почти всех разновидностей грунта;
• диаметр рабочих отверстий составляет 30-250 см, а при традиционной технологии он не превышает 25-30 мм.

Рабочий процесс при струйном способе цементации проходит такие этапы:

• создание скважины требуемой по проекту глубины (прямой ход);
• подъем буровой части оборудования с одновременным ее вращением и подачей под большим давлением струи рабочего раствора;
• армирование грунтобетонной сваи.

Достоинством струйного способа является высокая скорость цементирования и предсказуемый качественный результат. Монтаж прутьев арматуры проводят, если это заложено в сметном документе.

Традиционный способ

Усиление грунтов основания фундаментов традиционным методом цементации заключается в том, что нагнетают ремонтный раствор непосредственно в опорную конструкцию и под нее.

Для проведения цементации применяются следующие растворы:

• цементный;
• цементно-песчаный;
• цементно-известковый.

Рабочие качества растворов улучшают путем внесения пластификаторов и других добавок.

Состав вносят специальным оборудованием, которое устанавливается исходя из особенностей собственной конструкции и условий проведения цементирования следующими способами:

• опусканием в отверстия (диаметром 2,5-3,5 см), проделанные для этого предварительно;
• забиванием в несвязные (рассыпчатые) грунты, не имеющие при этом включений крупных размеров.

Первый вариант установки инъекторов используют при расположении выше укрепляемого участка плотных слоев грунта, что делает невозможным применение второго способа.

При наличии подвалов оборудование устанавливают в предварительно пробуренные скважины.

Порядок действий при цементации такой:

• забивают инъекторы или опускают в пробуренные для них скважины до достижения проектной глубины, располагая их при этом шахматным порядком с шагом 0,3-0,6 м;
• насосом нагнетают под давлением нужное количество рабочего раствора;
• демонтируют оборудование;
• заделывают оставшиеся отверстия.

Затвердение ремонтной массы происходит через 2-4 суток. При этом одни инъекторы погружаются в фундамент, а другие – под его подошву на 0,5 м.

При традиционном методе раствор проникает в основание и под него, заполняя имеющиеся там пустоты и трещины. Таким образом, восстанавливается целостность фундамента, а также его прочность и несущая способность.

Технология струйной цементации показана в видеоролике далее.

Цементация грунтов и фундаментов – это один из способов их укрепления. Данный метод используется как самостоятельно, так и совместно с другими. При появлении трещин или деформаций стен постройки либо ее основания следует как можно быстрее приступать к укреплению конструкции, предварительно установив причину их образования. Промедление может привести к плачевным результатам, вплоть до разрушения здания. Среди 2 методов цементации следует подбирать подходящий вариант с практической точки зрения: по бюджету и возможности реализации.

Типы грунтов, физико-механические свойства грунтов, инженерно-геологическое строение строительной площадки

Типы грунтов и их физико-механические свойства

Все грунты, используемые в качестве основания для зданий и сооружений, делятся на следующие типы:

1. песчаные грунты
2. скальные грунты
3. суглинки и супеси
4. глинистые грунты
5. грунты с органическими примесями
6.крупноблочные грунты
7. лёсс
8. насыпные грунты
9. плывуны.

Иногда специалисты пользуются укрупненным понятием для классификации грунтов и делят грунты, например, на сцементированные (или скальные) и несцементированные.

Сцементированные или скальные грунты состоят из каменных горных пород, с трудом поддающихся разработке взрыванием или дроблением клиньями, отбойными молотками и т. п.

Несцементированные грунты обычно состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, в зависимости от содержания которых, делятся на: песок, супесь (супесок), суглинок, глина.

Глина бывает тощей или жирной, в зависимости от трудоемкости разработки - легкой или тяжелой. Особо тяжелая для разработки глина называется ломовой.

Кратко опишем все виды грунтов по расширенной классификации.

1. Песчаные грунты
В состав песчаных грунтов входят частицы размерами от 0,1 до 2 мм. В зависимости от размера частиц песчаные грунты делятся на гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые.

Коэффициент сжатия плотного песка низок, но скорость его уплотнения под влиянием нагрузки велика. Поэтому осадка строения, возведенного на песке, прекращается довольно быстро. Гравелистые, крупные и средние песчаные грунты обладают высокой водонепроницаемостью и, следовательно, при замерзании не вспучиваются.

Пылеватыми частицами называются частицы размерами от 0,05 до 0,005 мм. Если в песчаном грунте таких частиц содержится от 15 до 50 %, такие пески также называются пылеватыми. Присутствие в грунте пылеватых частиц значительно снижает строительные качества и ухудшает несущую способность грунта.

Хорошим основанием для здания может служить песчаный грунт равномерной плотности и необходимой мощности. При этом следует учитывать, что такой грунт не должен подвергаться воздействию грунтовых вод.

2. Скальные грунты
Такие грунты залегают в виде сплошного массива. К этой категории относятся песчаники, кварциты, граниты. Такой материал вполне водоустойчив, несжимаем. Если в таком грунте нет ни пустот, ни трещин, он наиболее подходит для строительства.

3. Суглинки и супеси
Эти грунты представляют собой смесь глины, песка и пылеватых частиц. В их состав входят 30 % глинистых частиц и от 3 до 10 % супеси. По своим техническим параметрам и пригодности для строительства эти грунты занимают промежуточное место между песчаными и глинистыми грунтами.

4. Глинистые грунты
В состав этих грунтов входят мелкие частицы величиной не более 0,005 мм. Эти частицы в основном имеют форму чешуек. Глина имеет достаточное количество капиллярных каналов и обладает большой удельной поверхностью касания между частицами.

Капиллярные каналы способствуют проникновению воды во все поры материала, при этом образуются тонкие водоколлоидные пленки, которые в свою очередь обволакивают частицы остова грунта. Это придает глине необходимую для строительства вязкость. Но с другой стороны, наличие в порах глины капелек воды при промерзании увеличивает ее объем, что влечет за собой процесс вспучивания.

Глинистые грунты характеризуются высоким сжатием (по сравнению, например, с песчаными грунтами), хотя под воздействием нагрузок скорость осадки гораздо ниже, чем у песков. Поэтому, если основанием для здания служит глина, его осадка продолжается достаточно долго.

Влажность глины влияет на ее несущую способность. Например, несущая способность глины в пластичном и разжиженном состоянии очень низка, в то время, как сухая глина может выдерживать относительно большие нагрузки.

Существуют также и ленточные глины, то есть глины, в которых присутствуют песчаные прослойки. Несущая способность таких глин крайне низка, так как они подвержены быстрому разжижению.

5. Грунты с органическими примесями
К этой категории грунтов относятся торф, ил, болотный торф, растительный рыхлый грунт. Они характеризуются высокой неравномерностью сжатия. Поэтому грунты с органическими примесями совершенно не пригодны в качестве естественных оснований.

6. Крупноблочные грунты
Крупноблочными грунтами называются осколки скальных пород, не связанные между собой. В таких грунтах преобладают осколки размером более 2 мм. К ним относятся гравий, галька, щебень. Если такие грунты не подвергаются воздействию размывающей влаги и залегают плотным слоем, они вполне подходят в качестве основания при строительстве.

7. Лёсс
Лёсс входит в категорию глинистых грунтов. Он состоит из однородной пористой тонкозернистой породы желтовато-палевого оттенка. В лёссе преобладают пылеватые частицы. Одной из основных характеристик лёсса является наличие в нем макропор, которые способствуют глубокому проникновению воды в грунт. По причине низкой водостойкости в связях между частицами, лёсс быстро размокает и дает неравномерные осадки. Таким образом, если здание возводится на лёссовом основании, необходимо оберегать грунт от промокания.

8. Насыпные грунты
Такие грунты формируются, как правило, искусственным путем, например, при засыпке оврагов, прудов и т. д. Для насыпных грунтов характерно неравномерное сжатие, поэтому в качестве естественных оснований они практически не используются, за исключением рефулированных насыпных грунтов, то есть грунтов, образованных путем перекачки разжиженного грунта по трубопроводу землесосом (рефулкром).

9. Плывуны
Плывуны представляют собой разновидность супесей и других мелкозернистых грунтов имеющих нестабильное, подвижное состояние. При разжижении плывуны становятся особенно подвижными и могут практически превращаются в жидкость. Плывунымалопригодны в качестве основания, однако современые методы строительства располагают технологиями борьбы с негативными свойствами плывунов.

Свойства грунтов

Грунты имеют собственные показатели физических и водных свойств, такие как:

• влажность
• объемный вес
• удельный вес
• cцепление
• пористость и коэффициент пористости
• степень влажности
• объемный вес песков в максимально рыхлом и максимально плотном сложениях
• пластичность
• консистенция
• структурная прочность и чувствительность
• зерновой (гранулометрический) состав
• размокание
• водоудерживающая способность
• коэффициент фильтрации.

Эти свойства вычисляются в специальных лабораториях, по заключению которых определяются качество грунтов и технологии дальнейшего строительства.

Такой показатель, как анизотропия механических свойств грунта, исследуется в основном, когда речь идет о крупных, серьезных объектах.

Инженерно-геологическое строение строительной площадки

Для целей строительства, обычно рассматривают физико-механические свойства грунтов. По данным буровых и лабораторных работ, в инженерно-геологическом строении строительной площадки выделяют инженерно-геологические элементи (ИГЭ):

1. ИГЭ-1 - насыпные грунты
2. ИГЭ-2 - аллювиальные пески среднекрупные, среднеплотные
3. ИГЭ-3 - аллювиальные пески мелкие, среднеплотные
4. ИГЭ-4 - мореные суглинки тугопластичные
5. ИГЭ-5 - флювиогляциальные пески мелкие, плотные.

Взаиморасположение инженерно-геологических элементов обычно показывается на инженерно-геологических разрезах. Однако в некоторых случаях создают дополнительные документы.

Прежде чем выбирать основание для строительства здания, следует самым тщательным образом исследовать грунт, выяснить схему расположения его пластов, их мощность (толщину слоя, физические и механические свойства), расположение и влияние на грунт грунтовых вод.

Методы укрепления грунтов

Для повышения несущей способности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов:

• цементацию и битумизацию
• химический
• термический
• электрический
• электрохимический
• механический и др.

Цементация - это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Когда процесс нагнетания заканчивается, сваи вынимают. Цементация подходит только для уплотнения крупных и средних песков.

Химическим способом (силикатизацией) закрепляют песчаные и лёссовые грунты, нагнетая в них химические растворы.

Термическое закрепление заключается в обжиге лёссовых грунтов раскаленными газами, которые подаются в толщу грунта вместе с воздухом через жаропрочные трубы в пробуренных скважинах.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способностью к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др.

Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послойно утрамбовывают.

При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер. В полученную после извлечения этой сваи скважину засыпают грунт и послойно уплотняют.

Вытрамбовывание котлованов осуществляют с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания.

Уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.

Силикатизация производится тем же способом, что и цементация грунта. Для того, чтобы закрепить песок, по трубам нагнетают раствор жидкого стекла и хлористого кальция. При закреплении пылеватых песков используют раствор жидкого стекла, смешанный с раствором фосфорной кислоты, а при закреплении лёссовых грунтов применяют только раствор жидкого стекла. После завершения нагнетания таких растворов грунты каменеют.

Если же уплотнить грунт по каким-то причинам не представляется возможным, слой слабого грунта заменяют на более прочный. Замененный грунт называют подушкой. Если строится многоэтажное здание, обычно используют подушку из песка средней крупности или крупного.

При устройстве песчаной подушки слабый грунт вынимают на некоторую глубину и заменяют песком, уплотняемым вибрацией с увлажнением. Толщина подушки из песка должна быть рассчитана так, чтобы давление от здания, переходящее на слабый грунт, не превышало его несущей способности.

При строительстве зданий на слабых грунтах искусственные основания уплотняют, упрочняют или же заменяют слабый грунт на более прочный. Уплотнять слабый грунт можно с поверхности на определенную глубину специальными пневматическими трамбовочными машинами. Иногда при этом в грунт добавляют гравий или щебень. Процесс трамбовки также может проходить при помощи трамбовочных плит весом от 2 до 4 тонн. Такие плиты выполняют из чугуна или стали. Если площадь уплотнения слишком велика, используют катки весом 10-15 тонн.

Для трамбовки песчаных и рунтов ипылеватых гспользуют поверхностные вибраторы. Такой метод гораздо более эффективен, так как уплотнение грунта идет быстрее. Вибрирование не очень эффективно для глинистых грунтов. Для глубинного уплотнения слабых грунтов используют песчаные или грунтовые сваи. Их уплотняют также цементацией и силикатизацией.



Основание стройки - это массив грунта, что залегает под фундаментом, устойчиво воспринимает всю нагрузку строения на себя. Грунты, служащие основанием подразделяются на два вида: естественные, или природные и искусственные.

Грунты, их характеристика

Основание стройки - это массив грунта, что залегает под , устойчиво воспринимает всю нагрузку строения на себя.
Грунты, служащие основанием подразделяются на два вида: а) естественные, или природные, и б) искусственные.

Природное основание может само нести нагрузку всего строения.

Искусственное же основание - это упрочненный искусственным путем грунт для основания под фундамент. Подобный грунт сам по себе не имеет по стандартам несущей возможности.

Требования при строительстве, предъявляемые грунтам основания:

во-первых, грунтам основания противопоказано обладать равномерной сжимаемостью;

во-вторых, грунты должны обладать действительной способностью нести груз. Такие возможности определяются в процессе инженерно-геологических работ на ;

в-третьих, грунты должны быть без пучинистых качеств, при замерзании всякие такие грунты расширяются, при оттаивании же они уменьшаются, что приводит к нарушению правильной усадки строения и образованию деформативных трещин, зазоров;

в-четвертых, грунты должны обладать в себе способностью устоять против всяческих воздействий подземных вод, жидкостей.

Они имеют следующую строительную классификацию:

1. скальные - фактически не сжимаемые, совершенно не пучинистые, весьма водоустойчивые (лучшее основание). К примеру, Манхэттен в Нью-Йорке.
2. крупнообломочные , то есть кусочки скального типа (примерно 50 процентов с объемом свыше двух миллиметров): гравий и щебенка (достаточно неплохая основа);
3. пески - и чем объемнее частички, тем больше их возможности под строительство. Песок гравелистый (частички крупной величины) при нагрузках существенно уплотняются, они не проявляют пучинистость (достаточно хорошее основание). А мелкие, почти пылевидные частички при попадании влаги начинают пучиниться;
4. глинистые воспринимают на себя значительные нагрузки в сухом виде, однако в процессе увлажнения их несущая возможность существенно снижается, они становятся пучинистыми;
5. лессовидные , то есть макропористые, обычно обладают хорошей прочностью, однако в процессе увлажнения нередко дают существенные просадки, они могут использоваться при условии их укрепления;
6. насыпные - формируются при засыпании ям, мусорных свалок, каналов. Имеют непропорциональную сжимаемость (требуют упрочнения);
7. намывные - формируются в итоге очищения высохшей реки либо озера. Неплохое основание из грунта;
8. плывуны - формируются мелкими частичками песка, имеющего илистые смеси. Они не подходят для природного основания.

Методы укрепления:

во-первых, уплотнение . Обычная пневматическая трамбовка либо трамбовка специальными плитами, в некоторых случаях добавляется щебень. На больших площадях применяют катки;

во-вторых, устройство подушки . В случаях, когда укрепить грунт трудно, то слой ненадежного грунта снимается и заменяется более устойчивым (к примеру, песком или щебенкой). Толщина подобной подушки обычно составляет 10 и более сантиметров;

в-третьих, силикатизация - используется для мелкого пылеватообразного песка. В таких случаях в грунт следует нагнетать смеси жидкого стекла с различными химическими добавками. После того, как грунтзатвердеет, он приобретет неплохую несущую способность;
в-четвертых, цементизация , то есть подача под основание цементной смеси в жидком виде либо жидкой смеси цемента с песком;

в-пятых, обжиг , то есть термический метод, сжигание различных горючих материалов в глубинах скважин. Используется для лессовидных типов грунта. Таким образом, основание грунта будет надежным, если при строительстве будут соблюдаться все эти требования и условия.

Плотность несущего грунта под и имеет решающее значение для их безопасной и длительной . В нашей стране случаи, когда здания, сооружения и дороги возводятся на плотных материковых грунтах, не требующих дополнительного укрепления сравнительно редки, чаще всего необходимо провести ряд мероприятий по укреплению грунта, причем большинство из них имеют объем и конечную стоимость, сравнимую со всем последующим строительством.

Способов укрепления грунта, как естественного, так и искусственно насыпанного всего лишь три. Это:

1. Полная замена естественного грунта с низкой несущей способностью.
2. Физическое уплотнение естественных грунтов.
3. Укрепление с помощью дополнительных материалов

Полная замена естественного грунта с низкой несущей способностью может осуществляться двумя способами.

Первый: выемка грунта (обычно это мелкозернистые, пылевидные пески, водонасыщенные глеевые грунты на месте бывших болот) до материкового основания (обычно это или гравий) с последующей засыпкой котлована гравием, щебнем или заливкой сплошной бетонной плиты. Гравий и щебень уплотняются вибротрамбовками или тяжелой техникой, например - дорожными катками массой 10-15 тонн.

Второй: частая забивка свай в верхний слой непрочного грунта до материкового основания. В настоящее время применяются исключительно , хотя история знает и другие примеры, например на строительстве Санкт-Петербурга использовались дубовые сваи.

Укрепление грунтов с помощью дополнительных материалов стало возможным в последние годы, когда появился геотекстиль, более известный как нетканый синтетический материал. Он сочетает в себе несколько полезных свойств и образует на поверхности грунта прочную, не гниющую, водопроницаемую основу. С его помощью можно укреплять откосы насыпей или каналов, делать основание для пешеходных дорожек и даже автомагистралей. Его применяют как самостоятельно, так и в качестве финишного покрытия гравийной или щебневой подсыпки.

Физическое уплотнение насыпных и естественных грунтов проводится в любом случае для образования более плотной «подушки». Для такого процесса пригодны лишь материалы, имеющие структуру средней дискретности - гравий, щебень (песок с естественными камнями), в редких случаях используется . В зависимости от объема работ и величины фракций материала применяют как легкий инструмент (вибротрамбовки), так и тяжелую технику.