Вяжущие материалы при укреплении грунтовых дорог. Особенности применения технологии стабилизации и укрепления грунтов в российской федерации Методы укрепления грунтов в дорожном строительстве

Укрепление грунтов органическими вяжущими осуществляется так же, как и минеральными вяжущими, способами смешения на земляном полотне дорожной фрезой или однопроходной грунтосмесительной машиной, а так же в карьере в грунтосмесительной установке. Готовую смесь укладывают в дорожную одежду самоходным укладчиком или автогрейдером с уплотнением самоходным катком на пневматических колесах.

При необходимости дополнительного увлажнения грунта при его укреплении битумной эмульсией следует учитывать количество воды, находящееся в эмульсии, при этом целесообразно изменять концентрацию эмульсии от 55…50 до 35…40%.

При укреплении грунта органическими вяжущими с добавкой извести сначала должен быть обработан грунт известью и только через 12…14 ч смесь грунта с известью обрабатывают органическим вяжущим.

При укреплении грунта органическим вяжущим с добавкой цемента уход за уложенным слоем должен быть аналогичен укреплению грунта только цементом.

Для улучшения размельчения тяжелых суглинков и глин в сухую погоду их следует предварительно размельчать с введением добавки ПАВ (ССБ, ОП-7, ОП-10 в количестве 0,05…0,5% массы грунта).

Грунты, укрепленные смолобитумным вяжущим (битумная эмульсия - эмульсированное вяжущее 40% и карбомидная смола 60%), применяют для устройства покрытий на дорогах IV и III категорий и верхних слоев основания под асфальтобетонные покрытия.

Битумная эмульсия должна быть анионная прямого типа, медленнораспадающаяся, карбомидная смола типа УКС и М 19-92. Отвердителем служит аммоний хлористый (ГОСТ 2210-73) в количестве 10…20% массы вяжущего. Расход смолобитумного вяжущего для укрепления грунтов приведен в табл. 2.28.

Таблица 2.28

Расход смолобитумного вяжущего

Смолобитумное вяжущее с добавкой отвердителя должно быть введено в грунт и уплотнено в течение до 3 ч. Вяжущее без отвердителя допускается хранить не более 3 суток. Движение по слою грунта, укрепленному смолобитумным вяжущим, может быть открыто через 2 суток в условиях сухой погоды с температурой 15°С и выше.

2.4.4. Комплексные и другие способы укрепления грунтов

Комплексные способы укрепления грунтов основаны на применении, кроме основного минерального или органического вяжущего, небольших добавок различных поверхностно-активных веществ или вяжущего другого вида. Такой способ дает значительные преимущества, основными из которых являются:

Возможность использования для укрепления малопригодных грунтов;

Снижение расхода основного вяжущего;

Повышение прочности, морозостойкости укрепленных грунтов;

Уменьшение трудозатрат при измельчении грунта и перемешивании его с вяжущим.

При комплексных способах укрепления грунтов формируются сложные совмещенные пространственные типы бинарных структур, взаимно чередующихся в микрообъемах и пронизывающие друг друга.

Например, при укреплении грунтов цементом и битумной эмульсией формируется пространственная бинарная структура – коагуляционно-кристаллизационная.

В качестве добавок при укреплении грунта цементом можно использовать известь гашеную или молотую негашеную, хлористый кальций, гипс и ряд поверхностно-активных гидрофобных веществ (полиакриломид, абиетовую смолу, ферромылонафт и др.). Известь добавляют при укреплении кислых или солонцовых супесей, суглинков и глин, имеющих рН ниже 6 с влажностью на 4…6% больше оптимальной (1…3% по массе).

Хлористый кальций (0,4…0,8% по массе) применяют при пониженной или отрицательной температуре воздуха, чтобы ускорить процессы твердения. Силикат натрия (0,5…2,0% по массе) применяют для повышения прочности цементогрунта, ускорения его твердения и снижения расхода цемента при супесчаных и суглинистых карбонатных грунтах. При добавке (0,05% от массы грунта) пиридина в виде водного раствора появляется возможность снизить в 1,5 раза расход цемента. Пиридин и его производные являются отходами нефтехимической промышленности.

При укреплении грунтов известью в смесь вводят силикат натрия или золу уноса, получаемую от сжигания бурого угля, торфа и каменного угля, в соотношении от 1:2 до 1:5 (золоизвестковое вяжущее).

Для повышения водостойкости укрепляемого грунта эффективна добавка в битум веществ, способствующих образованию хемосорбиционных соединений на поверхности грунтовых частиц, насыщенных ионами кальция (или железа).

Наиболее высокие прочность, водо- и морозостойкость битума получают при добавке в него анионоактивных веществ органических кислот или фенолов, а в грунты – извести.

Назначение и выбор веществ для комплексного укрепления грунтов при органическом вяжущем проводят после детального исследования свойств веществ и образцов из битумогрунтовой смеси с добавкой испытуемого вещества.

Разработка методов химического закрепления грунтов началась в 1931 г., когда отечественный ученый Б.А. Ржаницын разработал уникальный двухрастворный способ силикатизации водонасыщенных песков. По этой же схеме осуществлялась силикатизация просадочных лессовых грунтов, в которой роль второго реагента выполнял непосредственно грунт.

На начальной стадии химические способы закрепления основывались на использовании неорганического полимера - силиката натрия. На следующем этапе ученые стали смешивать силикат натрия небольшой плотности с отверждающими растворами кислот и солей. Малая вязкость растворов (1,5--3,0 мПа.с) позволила закреплять песчаные грунты с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 2,0 м/сут.

Сегодня, в связи со значительным развитием химии органических полимеров, наиболее популярными реагентами являются выпускаемые химической промышленностью смолы, а именно мочевиноформальдегидная (карбамидная) смола. В качестве отвердителя используют соляную и щавелевую кислоты. Однако некоторая токсичность, обусловленная выделением свободного формальдегида в момент разработки закрепленного массива, т. е. при проходке тоннеля или вскрытии котлована, ограничивает применение данного способа. В результате лабораторных исследований удалось значительно уменьшить выделение свободного формальдегида. Это несколько снизило прочность закрепления, но позволило применять смолизацию при проходке подземных выработок.

В разработку рецептур химических способов закрепления песков и лессов большой вклад внесли доктора технических наук В. В. Аскалонов и В. Е. Соколович.

Химическое закрепление грунтов в широком смысле представляет собой искусственное целенаправленное преобразование строительных свойств естественных грунтов их химической обработкой различными реагентами, основанной на реакциях взаимодействия реагентов между собой или с участием химически активной части грунтов. Такое закрепление грунтов обеспечивает необратимость и долговечность приобретенных ими свойств.

Инъекционное химзакрепление необратимо повышает механическую прочность и устойчивость, уменьшает сжимаемость и водопроницаемость грунтов, а также устраняет просадочность при замачивании лессов и лессовидных грунтов, что обеспечивает широкие возможности его применения для решения многих практических задач в строительстве.

В промышленном и гражданском строительстве инъекционное химзакрепление грунтов применяется для:

усиления и устройства оснований, фундаментов вновь строящихся зданий и сооружений;

усиления оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений;

устройства защитных стен и других подземных конструкций из закрепленных грунтов в качестве мероприятий против подвижек грунтов при их подработке горными выработками;

устройства подпорных стенок и укрепления откосов при вскрытии строительных котлованов и других открытых выработок;

повышения несущей способности свай и других опор;

в качестве временного мероприятия при проходке в слабых грунтах различных подземных выработок.

С химической точки зрения в основе инъекционного химзакрепления грунтов лежит явление конденсации неорганических и органических полимеров (крепителей) при их взаимодействии с коагулянтами (отвердителями) и заключающееся в отверждении полимеров в порах и трещинах грунтов, чем обеспечиваются положительные изменения физико-механических свойств закрепляемых грунтов.

Закрепление грунтов на основе растворов силиката натрия независимо от применяемых отвердителей называется силикатизацией, на основе карбамидных смол - смолизацией, на основе цементных растворов - цементацией.

Участвующие в процессе закрепления грунтов химические вещества в растворах или газы называются закрепляющими реагентами.

Смесь растворов крепителей и отвердителей рабочих концентраций при однорастворном химзакреплении грунтов называется гелеобразующей смесью.

С технологической точки зрения инъекционное химзакрепление заключается в нагнетании под давлением в поры грунтов в их естественном залегании отверждающихся и закрепляющих грунты различных химических реагентов в виде двух отдельно нагнетаемых растворов (двухрастворный способ), одного раствора (однорастворный однокомпонентный способ), одного раствора и газа (двухкомпонентные газовые способы), гелеобразующих смесей из двух компонентов (однорастворные двухкомпонентные способы).

При закреплении грунтов под существующими зданиями и сооружениями с ветхими фундаментами в качестве вспомогательного мероприятия против вероятных утечек закрепляющих реагентов через полости и трещины в кладке при нагнетании предусматривается предварительная цементация фундаментов на контакте подошвы с основанием (вспомогательная цементация).

Для закрепления грунтов в промышленном и гражданском строительстве применяются специально разработанные и опробованные опытом инъекционные химические способы. Каждый из способов имеет свою область применения, ограниченную величинами коэффициента фильтрации - для песчаных грунтов и значениями коэффициента фильтрации, емкости поглощения и степени влажности - для просадочных лессовых грунтов. Выбор способов закрепления для конкретных грунтов осуществляется, руководствуясь указанной таблицей, с учетом гранулометрического состава, номенклатуры, коэффициента фильтрации и других характеристик естественных грунтов, а также проектных требований к прочностным и деформационным свойствам закрепленных грунтов.

С целью повышения эффективности (прочности и радиуса) закрепления грунтов однорастворными способами силикатизации и смолизации, за исключением силикатизации просадочных лессовых грунтов, во многих случаях бывает целесообразно производить предварительную химическую обработку грунтов отвердителями. Вопрос о предварительной химической обработке решается в результате проведения специальных лабораторных исследований и опытных работ в натурных условиях по химзакреплению грунтов.

В зависимости от инженерно-геологических условий, месторасположения объекта, объема работ, габаритов и технических характеристик оборудования реализуется одна из технологических схем производства работ:

укрепление грунтов с дневной поверхности (в зависимости от местных условий растворный узел перемещают по объекту по мере продвижения фронта работ или оставляют в центральной части, раствор подается по трубопроводам, проложенным к участку инъекционных работ);

укрепление грунтов из подземной выработки в один этап или, при протяженной зоне неустойчивых грунтов, поэтапно, с чередованием фаз укрепления и проходки (буровое и инъекционное оборудование размещается в забое);

укрепление грунтов из подземной выработки при размещении бурового оборудования в забое, инъекционного (растворосмесительного и насосного) - на дневной поверхности.

Расположение инъекционных скважин должно обеспечить необходимый контур и сплошность укрепления грунтового массива (расстояние между скважинами и рядами скважин зависит от характеристик укрепляемого грунта и проникающей способности инъекционных растворов).

Дополнительные скважины следует назначать в том случае, если после инъекции раствора в скважинах будут обнаружены зоны с поглощением раствора, превышающим в 10 раз среднее поглощение для данной очереди скважин, участки с неполноценной инъекцией или участки скважин, которые не могли быть пробурены до проектной глубины по производственным обстоятельствам.

Оборудование для проведения работ по укреплению грунтов следует выбирать в зависимости от способа укрепления грунтов (инъекция, струйная цементация), объемов работ, вида инъекционного раствора и технологической схемы его приготовления и нагнетания.

Буровое оборудование в зависимости от назначения должно обеспечивать ударно-вращательный и вращательный способы бурения скважин, необходимое их направление, глубину бурения и диаметр скважин.

Смесительное и нагнетательное оборудование, оснащенное контрольно-измерительной аппаратурой, должно обеспечивать тщательное перемешивание компонентов раствора, требуемое давление нагнетания, высокие темпы работ при минимальных трудовых и материальных затратах, наименьшее загромождение строительных площадок, удобство транспортировки, монтажа, демонтажа и безопасное обслуживание.

В зависимости от гидрогеологических условий участка и принятой технологии инъекции при нагнетании раствора следует использовать кондукторы или пакеры. При обработке трещиноватых грунтов нагнетание раствора осуществляется через буровой став или манжетную колонну, а для обработки несвязных грунтов - через забивные инъекторы, инъекторы-тампоны или манжетные колонны.

Кондукторы предназначены для закрепления и герметизации устья скважины, обеспечения заданного направления скважины при бурении, для установки на скважине инъекционной головки с запорной арматурой и измерительными приборами.

Пакеры предназначены для герметизации скважины (одиночный пакер) или изолирования участка скважины, намеченного для инъекции (двойной пакер). Закрепление пакера в скважине происходит за счет механического обжатия или гидравлического расширения резиновых манжет, укрепленных на нагнетательном ставе.

Манжетные колонны, установленные в скважины, позволяют обрабатывать несвязные грунты в любой последовательности, на любых участках и выполнять многократную инъекцию растворов разных типов в одну и ту же скважину.

Оборудование скважин (кондукторы, пакеры, манжетные колонны, инъекторы, превенторные устройства и т.п.) подбирается в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий объекта и способа инъекции грунтов.

Методы укрепления грунтов по типу используемых инъекционных материалов подразделяются на цементацию, силикатизацию и смолизацию; по методу введения раствора в грунт - на обычную инъекцию и струйную цементацию.

Цементация грунтов как способ представляет собой заполнение пустот, трещин и крупных пор в крупнообломочных грунтах раствором, образующим со временем твердый цементный или цементно-глинистый камень.

Для цементации можно использовать цементные, цементно-песчаные и цементно-глинистые растворы. В каждом отдельном случае необходимо выбирать как состав раствора, так и его водоцементное отношение (В/Ц), которое может изменяться от 1 до 0,4. Кроме того, инъекционные растворы должны обладать следующими характеристиками: подвижностью раствора по конусу АзНИИ 10--14 см, водоотделением в течение 2 ч 0-2 %, прочностью при сжатии после твердения в течение 28 сут 1--2 МПа. Исходная плотность таких растворов, как правило, составляет 1,60--1,85 г/см3. Все эти характеристики обусловливаются проектом.

Применение цементных растворов, как установлено практикой, не прекращает фильтрации полностью. Это объясняется повышенной крупностью помола цемента, который в настоящее время имеет размер частиц порядка 50 мкм, а это значит, что трещины размером 0,2 мм физически не могут быть зацементированы.

В отличие от цементации глинизация может применяться для заполнения карстовых пустот только в сухих породах, способных после нагнетания глинистого раствора впитывать из него воду. В связи с этим после заполнения пустот глинистый раствор должен находиться в течение нескольких суток под гидравлическим напором.

При глинизации применяют глинистый раствор плотностью 1,2--1,3 г/см3.

В результате повышения давления (более 2 МПа) вода из глинистого раствора отжимается, обезвоженное глинистое тесто плотно заполняет пустоты и порода становится водонепроницаемой.

Глинизация так же, как и цементация, может применяться только при небольших скоростях движения грунтовых вод во избежание уноса раствора из тампонируемой зоны, т. е. в гравелистых и трещиноватых грунтах, в которых коэффициент фильтрации находится в пределах от 50 до 5000 м/сут.

цементация инъекционный строительство

Рисунок 1 Технологическая схема процесса цементации грунтового основания: 1 - емкость для замешивания раствора; 2 - насос для раствора; 3 - напорный трубопровод; 4 - обратный труопровод; 5 - инъекторы; 6 - укрепленный грунт

В 1931 г. был разработан двухрастворный способ силикатизации, сущность которого состояла в том, что в песчаный грунт любой влажности через забитую металлическую перфорированную трубу (инъектор) поочередно нагнетались раствор силиката натрия (натриевое жидкое стекло) Na2OnSiO2 и раствор хлористого кальция CaCl2. В результате химической реакции между ними в порах грунта образуется гидрогель кремниевой кислоты, и грунт быстро и прочно закрепляется.

Двухрастворный способ обеспечивает высокую прочность грунта и практически его полную водонепроницаемость. Недостатками этого способа являются высокая стоимость и большая трудоемкость работ. Поэтому его преимущественно применяют при усилении оснований под сооружениями. Закрепленный грунт имеет кубиковую прочность 1,5…3,5 МПа.

Прочность закрепленного грунта не снижается при воздействии на него агрессивных вод.

Для закрепления мелких и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации от 0,0006 до 0,006 см/сек применяют однорастворный способ. В грунт нагнетают гелеобразующий раствор из жидкого стекла и фосфорной кислоты либо из жидкого стекла, серной кислоты и сернокислого аммония. Первая рецептура обеспечивает более быстрое гелеобразование.

Прочность закрепленного грунта значительно ниже, чем при двухрастворном способе. Этот способ находит применение главным образом при устройстве противофильтрационных завес.

Однорастворный способ силикатизации используют и для закрепления лёссовых просадочных грунтов, имеющих коэффициент фильтрации от 0,0001 до 0,0023 см/сек.

При этом в грунт нагнетают раствор одного жидкого стекла. Гелеобразование происходит за счет реакции раствора жидкого стекла с водорастворимыми солями грунта и его обменным комплексом. Роль второго раствора выполняет сам грунт.

Не рекомендуется применять силикатизацию для закрепления грунтов, пропитанных нефтяными продуктами, смолами и маслами, при наличии грунтовых вод, имеющих рН >9 при двухрастворном способе, и в случае рН>7,2 при однорастворном способе силикатизации мелких и пылеватых песков.

Нецелесообразно подвергать силикатизации грунты, когда скорость грунтовых вод превышает 0,006 см/сек.

Рисунок 2 Технологическая схема процесса силикатизации грунтового основания: 1 - насос для откачки воды из катода; 2 - наголовник; 3 - ниппель; 4- генератор постоянного тока(для электросиликатизации); 5 - бак с раствором; 6 - баллон со сжатым воздухом(компрессор); 7 - перфорированная часть инъектора; 8 - наконечник инъектора; 9 - дополнительный инъектор(для электросиликатизации)

При силикатизации просадочных лессовых грунтов с влажностью 16--20% инъекцию силикатного раствора плотностью 1,13--1,20 г/см3 можно осуществлять с помощью забивки инъекторов или через стенки пробуренных скважин. Для этого бурильным станком ЦГБ-50 проходят скважину глубиной, равной длине первой заходки. Длина заходки в существующей практике составляет 2--3 м. Затем в верхней зоне заходки устанавливают надувной тампон, через который по шлангу от насоса раствор нагнетают в грунт. Затем тампон вынимают из скважины и производят ее бурение на длину следующей заходки. Так повторяют на всю глубину закрепления просадочного лесса.

При химическом закреплении песчаных грунтов на глубине 50--150 м, нагнетание химических растворов осуществляют через манжетные инъекторы, опускаемые в пробуренную под защитой глинистого раствора скважину диаметром 120--150 мм. Скважину пробуривают на всю глубину закрепляемой зоны, затем в скважину, заполненную глинистым раствором (благодаря чему стенки ее не требуют крепления), погружают инъектор с резиновыми манжетами, закрывающими его отверстия. После этого через нижнюю манжету с применением тампона нагнетают цементно-глинистый раствор, который заполняет зазор между инъектором и стенкой скважины. Этот вариант позволяет в дальнейшем нагнетать закрепляющий раствор в любой зоне инъектора. Манжетный инъектор может быть использован для закрепления грунта под существующими зданиями путем задавливания его из специально подготовленной траншеи.

Таким образом, применение инъекторов различной конструкции позволяет нагнетать химические растворы на требуемую глубину.

Смолы, которые могут быть использованы для закрепления грунтов, должны обладать невысокой вязкостью и полимеризоваться в порах грунта при температуре от 4 до 10 °С. К таким смолам относятся:

мочевино-формальдегидные (карбамидные), образующиеся в результате поликонденсации мочевины и формальдегида;

фенольные, образующиеся в результате поликонденсации фенолов и альдегидов;

фурановые, образующиеся при конденсации фурфурола и фурилового спирта; акриловые--производные акриловой кислоты;

эпоксидные, получающиеся при конденсации эпихлоргидрина (или дихлоргидрина) с полиаминами, фенолами, полиспиртами и другими соединениями.

Самой приемлемой для закрепления грунтов по всем критериям является мочевиноформальдегидная (карбамидная) смола с различными отвердителями. Эта смола легко растворяется в воде, имеет малую вязкость, отверждается при невысокой температуре, а самое главное выпускается отечественной промышленностью в виде клеев в большом масштабе и по своей цене вполне доступна для широкого использования при закреплении грунтов.

Сущность способа состоит в нагнетании в грунт гелеобразующего раствора, состоящего из раствора смолы и отвердителя в виде соляной или щавелевой кислоты. Способ обеспечивает прочное закрепление, придает грунтам водонепроницаемость. Кроме того, способ позволяет закреплять карбонатные грунты. При повышенном содержании карбонатов (до 3%) проводится предварительная обработка грунта раствором кислоты в объеме, равном объему гелеобразующего раствора.

Рисунок 3 Технологическая схема процесса смолизации грунтового основания: 1 - инъектор; 2 - рабочий шланг; 3 - манометр; 4 - рабочий бачок; 5 - пробковый шланг; 6 - компрессор или баллон со сжатым воздухом

Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт

(СОЮЗДОРНИИ)

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО УКРЕПЛЕНИЮ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ С РАЗМЕЛЬЧЕНИЕМ ИХ С ПОМОЩЬЮ ДОБАВОК ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ИЗВЕСТИ

Балашиха Московской области 1970 Для улучшения размельчения тяжелых суглинков и глин грунтосмесителем Д-391 и фрезой Д-530 рекомендовано вводить при укреплении грунтов цементом или жидким битумом добавки ПАВ (ССБ и ОП-7 или ОП-10) и извести. Применение указанных добавок обеспечивает повышение однородности смеси и за счет этого увеличение водо- и морозостойкости укрепленного грунта, увеличение производительности за счет интенсификации процесса размельчения. Указана область применения добавок ПАВ и извести и требования к ним. Изложены технология проведения работ, техника безопасности при работе с химическими добавками и лабораторные методы определения расхода химической добавки.Табл.-2.

Предисловие

При укреплении тяжелых глинистых грунтов современными методами (цементом, битумом и комплексными способами) не всегда удается получить на производстве материал, по физико-механическим свойствам близкий к тому, который получают в лаборатории или на стенде. Проведенные за последние годы исследования Союздорнии показали, что требуемые физико-механические свойства укрепленных грунтов в значительной степени зависят от качества размельчения тяжелых суглинков и глин современными машинами (особенно фрезой Д-630). Размельченный таким образом грунт содержит большое количество крупных комков (агрегатов), что обусловливает неоднородность смеси по распределению вяжущего и является причиной пониженной водо- и морозостойкости укрепленного грунта. Для улучшения размельчения тяжелых грунтов в процессе работы фрезы Д-530 и грунтосмесителя Д-391 было предложено вводить в грунт поверхностно-активные вещества неиногенного типа (ПАВ) и известь. Результаты исследований и опытных работ на грунтах различных генетических типов показали целесообразность предлагаемых методов размельчения и легли в основу «Предложений по укреплению глинистых грунтов с размельчением их с помощью добавок ПАВ и извести». Настоящие «Предложения» составлены для широкого производственного применения рекомендуемой технологии. Предложения разработали канд. геол. - минерал, наук Л.Н. Ястребова и инж. Е.И. Путилин. Замечания и пожелания по «Предложениям» просьба направлять по адресу: Московская область, Балашиха-6 , Союздорнии. Зам. директора Союздорнии по научной работе кандидат технических наук Ю. Мотылев

Общие положения

1. Настоящие «Предложения» являются развитием и дополнением «Указаний по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами» (СН 25-64) и «Технических указаний по комплексным методам укрепления грунтов цементом с применением добавок химических веществ при устройстве дорожных и аэродромных оснований и покрытий» (ВСН 158-69) в части методов и технологии размельчения глинистых грунтов при укреплении их вяжущими материалами (цементом и жидким битумом). 2. Добавки химических веществ в соответствии с требованиями СН 25-64 и ВСН 158-69 вводят при укреплении тяжелых суглинков и глин вяжущими материалами. При использовании в качестве вяжущего цемента применяют добавки извести, каустической соды или легкорастворимых солей. При укреплении этих грунтов жидким битумом улучшают их гранулометрический состав скелетной добавкой (песком) и применяют добавку извести. 3. Эффективность этих методов (соответствие физико-механических свойств производственных смесей требуемым нормативам и обеспечение долговечности конструктивного слоя) достигается в том случае, если при строительстве оснований и покрытий грунты размельчены согласно требованиям СН 25-64. 4. Требования к степени размельчения глинистых грунтов при использовании линейных грунтосмесительных машин Д-391 и Д-530 с применением для укрепления рекомендуемых добавок не обеспечиваются в следующих случаях: - при укреплении тяжелых суглинков и глин в сухую и жаркую погоду в III , IV и V дорожно-климатических зонах, когда естественная влажность грунтов менее оптимальной для размельчения, с использованием фрезы Д-530 и грунтосмесителя Д-391; - при укреплении глин различных разновидностей с влажностью оптимальной для размельчения, с использованием фрезы Д-530 и грунтосмесителя Д-391; - при укреплении тяжелых суглинков с влажностью оптимальной для размельчения, с использованием Фрезы Д-530. 5. «Предложения по укреплению глинистых грунтов с размельчением их с помощью добавок ПАВ и извести» разработаны для районов строительства дорог, где основным типом местных грунтов являются тяжелые суглинки и глины, а карьеры песчаных и супесчаных грунтов находятся от места строительства на расстоянии более 5 км. 6. Применение добавок ПАВ и извести в процессе размельчения глинистых грунтов обеспечивает: а) повышение однородности смеси и за счет этого увеличение водо- и морозостойкости укрепленного грунта; б) увеличение производительности труда за счет интенсифицирования процесса размельчения грунтов. 7. Правильный выбор добавок ПАВ и извести обеспечивает при использовании грунтосмесителя Д-391 и фрезы Д-530 требуемую степень размельчения различных разновидностей тяжелых суглинков и глин с числом пластичности до 23: - с влажностью оптимальной и менее оптимальной; - с влажностью более оптимальной. 8. Устройство дорожных оснований и покрытий из местных глинистых грунтов, укрепленных вяжущими материалами и размельченных с добавками ПАВ, взамен оснований и покрытий из привозных супесчаных или песчаных грунтов, укрепленных вяжущими, дает экономию (в зависимости от стоимости ПАВ и дальности возки супесчаного или песчаного грунта) 1,3-1,7 тыс. руб. на 1 км. При использовании в качестве добавки извести экономия составляет 1,0-3,8 тыс. руб. на 1 км.

Область применения и требования к добавкам ПАВ и извести

9. При устройстве дорожных и аэродромных оснований и покрытий из тяжелых суглинков и глин, укрепленных цементом или жидким битумом, во II , III , IV и V дорожно-климатических зонах применяют для размельчения следующие добавки, которые должны удовлетворять требованиям ГОСТ: - известь негашеная (молотая кипелка) или гашеная ГОСТ 9179-59; - сульфитно-спиртовая барда - ССБ(бардяной концентрат) - ГОСТ 8518-57; - смачиватель ОП-7 или ОП-10 - ГОСТ 8433-57. 10. Степень размельчения грунтов зависит не только от числа пластичности грунтов и их естественной влажности, но и в значительной степени от генетического типа грунтов: содержания гумуса, карбонатов, полуторных окислов, легкорастворимых солей и поглощенного натрия, а также типа грунтосмесительной машины. 11. Ввиду неодинаковой эффективности рекомендуемых добавок для размельчения грунтов в зависимости от указанных факторов при выборе добавки следует учитывать как свойства укрепляемых грунтов (табл. 1), так и тип машины, который будет использован на строительном объекте для размельчения грунтов и смешения с вяжущим. 12. При влажности грунтов, превышающей оптимальную для размельчения не более чем на 12 % (согласно ВСН 158-69), применяют добавку извести. При влажности грунтов, близкой к оптимальной, добавку извести следует применять в основном в условиях II и III дорожно-климатических зон.

Таблица 1

Область применения добавок ПАВ и извести

Виды глинистых грунтов

Естественная влажность грунтов

более оптимальной 2) для размельчения

(более 0,3- 0,4 F)

оптимальная для размельчения

менее оптимальной для размельчения

(менее 0,3- 0,4 F)

ССБ 3) , ОП-7, ОИ-10

ССБ 4) , ОП-7, ОП-10

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые гумусированные (с числом пластичности 12-17)

Известь, ОП-7, ОП-10

ОП-7, ОП-10

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые: моренные, засоленные, солонцеватые) (с числом пластичности 12-17)

Известь, ССБ, ОП-7, ОП-10

ССБ 4) , ОП-7, ОП-10

Известь, ССБ, ОП-7, ОП-10

ССБ 4) , ОП-7, ОП-10

Глины песчанистые и глины пылеватые гумусированные (с числом пластичности 17-23)

Известь, ОП-7, ОП-10

ОП-7, ОП-10

Глины песчанистые и глины пылеватые: моренные, засоленные, солонцеватые 1) (с числом пластичности 17-23)

Известь, ССБ, ОП-7, ОП-10

ССБ 4) , ОП-7, ОП-10

Примечания: 1. Засоленные и солонцеватые суглинки и глины по содержанию легкорастворимых солей и поглощенного натрия должны удовлетворять требованиям СН 25-64. 2. Влажность грунтов должна превышать оптимальную для размельчения не более чем на 12 %. 3. Добавки ССБ, ОП-7 применяют только при размельчении грунтов фрезой Д-530. 4. Добавки ССБ применяют при размельчении грунтов смесителем Д-391. 13. Из рекомендуемых добавок ПАВ для размельчения глинистых грунтов любых генетических типов наиболее эффективны ОП-7 или ОП-10. 14. Добавку ОП-7 (ОП-10) ввиду высокой стоимости в настоящее время экономически целесообразно применять в районах, где дальность возки супесчаных или песчаных грунтов, которыми можно заменить глинистые грунты, не превышает 15 км. 15. Добавку ССБ используют при дальности возки супесчаных или песчаных грунтов более 5 км для размельчения тяжелых суглинков и глин, за исключением их гумусированных разновидностей. При размельчении тяжелых суглинков засоленных и солонцеватых, а также глин всех разновидностей с добавкой ССБ рекомендуется использовать смеситель Д-391. 16. Добавки ССБ и ОП-7 (ОП-10) рекомендуются для укрепления грунтов в IV и V дорожно-климатических зонах в жаркий период года, когда естественная влажность грунтов менее оптимальной для размельчения. 17. Ориентировочную норму добавок для размельчения различных грунтов (табл. 2) рекомендуется учитывать при подсчете потребного количества в процессе составления проектных заданий на строительство дорог с основаниями или покрытиями из грунтов, укрепленных вяжущими. Большее количество добавки ССБ или ОП-7 (ОП-10) следует предусматривать при строительстве дорог в IV и V дорожно-климатических зонах, меньшее - во II и III зонах. 18. Грунты с добавками ССБ и ОП-7 (ОП-10), укрепленные оптимальной дозировкой цемента, должны по физико-механическим свойствам соответствовать требованиям СН 25-64. Если физико-механические свойства грунта, укрепленного цементом, с добавкой ССБ или ОП-7 (ОП-10), не отвечают указанным требованиям, то в грунтовую смесь добавляют каустическую соду или соли (см. ВСН 158-69).

Таблица 2

Расход добавок ПАВ и извести

Виды глинистых грунтов

Ориентировочное количество добавок

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые: лессы, лессовидные и покровные (с числом пластичности 12-17)

2-3

0,1-0,2

0,05-0,2

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые гумусированные, (с числом пластичности 12-17)

2-3

0,05-0,2

Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые: моренные, засоленные, солонцеватые (с числом пластичности 12-17)

0,2-0 , 5

0,1-0,5

Глины песчанистые и глины пылеватые: лессы, лессовидные и покровные (с числом пластичности 17-23)

0,2-0,5

0,1-0 , 5

Глины песчанистые и глины пылеватые: гумусированные (с числом пластичности 17-23)

0,1-0,5

Глины песчанистые и глины пылеватые: моренные, засоленные, солонцеватые (с числом пластичности 17-23)

0,3-0 , 7

0,2-0 , 5

Примечания: 1. Расход добавок указан в числителе в % от веса грунта, в знаменателе в кг/м 3 грунта. 2. Меньшее количество добавок рекомендуется для грунтов с влажностью, близкой к оптимальной, для размельчения и меньшим числом пластичности, большее количество добавки - для грунтов с влажностью менее оптимальной и большим числом пластичности. 19. При укреплении тяжелых суглинков и глин жидким битумом с добавкой ССБ или ОП-7 (ОП-10) вводят добавку песка до 25%. Физико-механические свойства таких смесей должны удовлетворять требованиям СН 25-64.

Технология производства работ

20. При устройстве дорожных оснований и покрытий из глинистых грунтов, укрепленных цементом или жидким битумом, с применением для размельчения грунтов добавок ПАВ и извести, технология работ принимается в соответствии с СН 25-64.21. Земляное полотно перед вывозом грунта, предназначенного для укрепления, должно быть подготовлено в соответствии с СНиП II-Д.5-62. 22. Работы по укреплению глинистых грунтов цементом с применением добавок ПАВ и извести выполняют согласно технологическим схемам № 1 и 2. (Приложение). 23. В случае необходимости введения в укрепляемую цементом глину двойных добавок: ОП-7 или ССБ - в процессе размельчения грунта, а также легкорастворимых солей или каустической соды при увлажнении цементогрунтовой смеси до оптимальной влажности, первую операцию выполняют в соответствии с рекомендуемыми технологическими схемами № 1 и 2, а вторую - в соответствии с технологическими схемами № 1 и 3 ВСН 158-69. 24. Размельчение грунта с добавкой извести и укрепление его цементом производят по технологическим схемам, приведенным в ВСН 158-69. 25. Технология размельчения грунта с добавками ОП-7 или ССБ при проведении работ с ведущей машиной Д-530 должна быть следующая: а) на подготовленное земляное полотно вывозят грунт, необходимый для укрепления, за одну или две смены до начала работ и распределяют автогрейдером на заданную ширину; б) по слою грунта распределяют водный раствор добавки ОП-7 или ССБ в необходимом количестве и перемешивают с грунтом фрезой Д-530 за один проход по одному следу. При производстве работ в жаркую погоду раствор добавки рекомендуется распределять в конце рабочего дня. Раствор добавки вводят через дозировочное устройство фрезы Д-530; в) слой грунта с добавкой уплотняют 1-2 проходами катком на пневмошинах до плотности не более 0,85 от максимальной стандартной плотности; г) для равномерного распределения водного раствора добавки грунт размельчают за один проход фрезы по одному следу не ранее чем через 8 час и не позднее одних суток после смешения грунта с добавкой ПАВ; д) затем фреза Д-530 с распределителем цемента выполняют все технологические операции по дозированию цемента и перемешиванию его с грунтом и уплотнению смеси согласно примерной технологической схеме № 1. 26. При проведении работ с ведущей машиной Д-391 в отряде должна быть фреза Д-530, которая выполняет работы по дозированию и перемешиванию с грунтом добавки ПАВ согласно п. 25 (б). Перемешанный с добавкой и уплотненный слой грунта размельчают за один проход грунтосмесителя Д-391. Дозирование цемента, увлажнение смеси до оптимальной влажности и перемешивание выполняют по технологической схеме № 2. 27. При укреплении грунтов жидким битумом размельчение их с помощью добавок ОП-7 и ССБ производят по такой же технологии, как и при укреплении цементом. 28. Смешение с битумом и уплотнение слоя выполняют согласно примерной технологической схеме №3 СН 25-64. При использовании в качестве ведущей машины смесителя Д-391 размельчают грунт, дозируют битум и перемешивают его с грунтом за один проход машины. Работы по укреплению глинистых грунтов жидким битумом с применением добавок ОП-7 или ССБ и добавок песка проводят в соответствии с технологической схемой № 3.

Техника безопасности при работе с добавками ПАВ и извести

29. При производстве работ по размельчению грунтов с применением добавок необходимо соблюдать общие правила техники безопасности, принятые на дорожных работах (СНиП III -А.11-62), а также специальные меры техники безопасности при применении химических веществ (ВСН 158-69). 30. Из ПАВ, рекомендуемых для применения, сульфитно-спиртовая барда и смачиватель ОП-7 (ОП-10) не являются ядовитыми, огнеопасными или взрывоопасными веществами, и поэтому при работе с ними специальных мер предосторожности не требуется. 31. Известь, особенно негашеная, может вызвать ожоги и язвы на коже, она раздражает слизистые оболочки, вызывает хроническое раздражение кожи, ломкость ногтей. Особенно сильно известь действует на глаза. Поэтому рабочие, страдающие кожными заболеваниями или заболеваниями дыхательных путей, к работе с известью не допускаются. Если у лиц, занятых на этих работах, обнаружено значительное раздражение кожи или дыхательных путей, их нужно немедленно перевести на другую работу. 32. Работающие с известью обеспечиваются необходимой спецодеждой, нарукавниками, рукавицами, респираторами и очками. Перед работой с известью открытые части тела следует смазывать вазелином. При попадании извести на руки ее можно нейтрализовать раствором уксуса, маслом, а затем смыть теплой водой. 33. Погрузка и разгрузка извести должна быть механизирована. Известь транспортируют в цементовозах и грузят в баки распределительных машин пневматическим способом (через специальные рукава) с герметизацией горловин, предупреждающих распыливание. 34. Распределительные устройства машин должны быть герметизированы; все механизмы, через которые проходят сыпучие материалы в распределительных устройствах, особенно гибкие шарниры, должны быть покрыты брезентовыми кожухами. 35. Перемешивание добавок извести, а также водных растворов ПАВ (ССБ и ОП-7) с грунтом должны выполнять машины, снабженные хорошо подогнанными кожухами на рабочих органах. Снимать и поднимать кожухи во время работы запрещается. 36. При приготовлении водных растворов ПАВ необходимо учитывать следующее: а) растворы должны приготавливать в емкостях, оборудованных механическими мешалками, загрузочными приспособлениями и насосами для перекачки растворов; б) емкости для приготовления растворов должны иметь ограждения (решетки, заборы), исключающие возможность несчастных случаев.

Лабораторный метод определения расхода добавок ПАВ

Добавки извести назначают в соответствии с табл. 2. Расход добавок ОП-7 (или ОП-10) и ССБ, рекомендованный табл. 2, уточняют путем определения прочности при сжатии образцов грунта в зависимости от количества добавок этих веществ. Оптимальное количество добавки - это то количество, при котором прочность грунта с добавкой наименьшая. Для определения оптимального количества добавки ПАВ из размельченного грунта (частицы мельче 2 мм), высушенного до воздушносухого состояния, приготавливают 5-6 смесей с разным количеством добавки. Добавки вводят в количестве 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 % от веса грунта. Влажность грунта с добавкой ПАВ перед приготовлением образцов должна соответствовать оптимальной для уплотнения грунта (0,5-0,6 от влажности, соответствующей границе текучести грунта F ). Смесь грунта с ПАВ готовят следующим образом: определяют количество воды, которое необходимо добавить в грунт для достижения им оптимальной влажности. В мензурки или стаканы (по числу смесей) с этим количеством воды добавляют различное количество ПАВ из расчета, рекомендованного выше. ПАВ должно полностью раствориться в воде. Для этого растворы рекомендуется приготавливать за сутки до смешения с грунтом и подогревать воду до температуры не выше 60-80°С. После получения однородного раствора его перемешивают с грунтом. Из приготовленной смеси сразу же формуют 4-5 параллельных образцов уплотнением на прессе при нагрузке 150 кГ/см 2 или в приборе стандартного уплотнения 30 ударами гири. Рекомендуемые размеры форм и методика приготовления образцов приведены в СН 25-64. Прочность при сжатии образцов определяют на следующий день после их изготовления. Образцы хранят до испытания в камере влажного хранения или эксикаторе для сохранения оптимальной влажности. При размельчении грунтов на дороге с влажностью менее оптимальной для размельчения (0,15-0,25 от F ), количество добавки, установленное по методике, изложенной выше, следует увеличить на 25 %. Для определения соответствия физико-механических свойств грунтов, укрепленных цементом с добавкой ПАВ, требованиям СН 25-64 смесь приготавливают из грунтов с оптимальными количествами добавок ПАВ и цемента и испытывают образцы по методике, изложенной в СН 25-64. При несоответствии этих свойств указанным требованиям в смесь вводят добавку N a OH или Na 2 SO 4 или CaCl 2 и снова проводят испытания. Соответствие физико-механических свойств грунтов, укрепленных жидким битумом с добавками ПАВ, устанавливают при добавке в грунт песка в количестве не более 25 % от веса грунта.

Приложение

Примерная технологическая схема № 1

Устройство однослойного дорожного основания или покрытия толщиной 16 см из тяжелого суглинистого грунта, укрепленного цементом с добавками ПАВ для улучшения размельчения с помощью фрезы Д-530 на тракторе С-100

№ технологических операций

№ захваток

Единица измерения

Количество на 1 км

Принятая производительность

Разработка грунта II группы в притрассовом резерве скрепером Д-458, работающим в сцепе с трактором ДТ-54, с подвозкой грунта на земляное полотно на среднее расстояние 200 м

Потребность грунта на 1 км: 1000×8,00×0,16×1,1×1,03 = 1450 м 3

Распределение грунта автогрейдером Д-598 по всей ширине основания за 6 круговых проходов при скорости движения 3 км/час и длине участка 150 м

Подвозка раствора ПАВ поливомоечными машинами ПМ-130 на среднее расстояние 2 км из расчета 3 % от веса грунта 1000×8×0,16×2,00×0,03 = 77 т

ПАВ требуется (из расчета 0,25 % от веса грунта) 1000×8×0,16×2,00×0,0025 = 6,4 т

Введение раствора ПАВ в грунт через распределительную систему фрезы Д-530 при перемешивании раствора с грунтом за один проход по одному следу или за 4 прохода по ширине основания на второй скорости.

Прикатка грунта самоходным катком Д-627 за 1-2 прохода по одному следу или за 48 проходов по ширине основания до плотности не выше 0,85 от максимальной

Размельчение грунта фрезой Д-530 на тракторе С-100 за 1 проход по одному следу и за 4 прохода по ширине основания на второй скорости

Введение цемента в грунт распределителем цемента Д-343Б с трактором ДТ-54 за 4 прохода по ширине основания при дозировке цемента 37,5 кг/см 2

Подвозка цемента цементовозами С-853 на среднее расстояние 20 км из расчета добавки цемента 12 % по весу смеси

Потребность цемента на 1 км: 8,0×1000×0,16×2,00×0,12 = 300 т

Перемешивание цемента с грунтом за 1 проход фрезы Д-530 по одному следу на второй скорости с последующим увлажнением смеси через распределительную систему фрезы и перемешивание увлажненной смеси еще за 2 прохода по одному месту на второй, третьей скорости

Подвозка воды для увлажнения грунта до оптимальной влажности поливо-моечными машинами ПМ-130 из расчета увлажнения грунта на 3 % на среднее расстояние 10 км

8,0×1000×0,16×2,00×0,03 = 75 т

Разравнивание и профилирование смеси автогрейдером Д-598 за 8 круговых проходов по ширине основания при скорости движения 3 км/час и длине участка 150м

Уплотнение слоя укрепленного грунта катком Д-627 за 18 проходов по одному следу или за 72 прохода по ширине основания. При выполнении первых двух проходов на первой скорости, средних - на второй и последних трех - на третьей

Примерная технологическая схема № 2

Устройство однослойного дорожного основания или покрытия толщиной 16 см из тяжелого суглинистого грунта, укрепленного цементом, с добавками ПАВ для улучшения размельчения с помощью грунтосмесителя Д-391

№ технологических оп e раций

№ захваток

Технологическая последовательность рабочих процессов

Единица измерения

Количество

Принятая производительность

Потребность грунта на 1 км: 1000×8,0×0,16×1,1×1,03 = 1450 м 3

Распределение грунта автогрейдером Д-598 по всей ширине основания за 6 круговых проходов при скорости движения 3 км/час и длине участка 200 м

Подвозка раствора ПАВ поливомоечными машинами ПМ-130 на среднее расстояние 2 км из расчета 3% от веса грунта:

1000×8,0×0,16×2,0×0,03 = 77 т ПАВ требуется из расчета 0,25% от веса грунта 1000×8×0,16×2,00×0,0025 = 6,4 т

Введение раствора ПАВ в грунт через распределительную систему фрезы Д-53и при перемешивании раствора с грунтом за один проход по одному следу или за четыре прохода по" ширине основания на второй скорости

Прикатка грунта самоходным катком Д-627 за один-два прохода по одному следу или за четыре-восемь проходов по ширине основания до плотности не выше 0,85 от максимальной стандартной плотности

Профилирование смеси автогрейдером Д-598 за пять-шесть круговых проходов по ширине основания

Подвозка цемента цементовозами С-853 на среднее расстояние 20 км из расчета добавки цемента 12% по весу смеси. Потребность цемента на 1 км: 1000×8,0×0,16×2,00×0,12 = 300 т

Подвозка воды для увлажнения грунта до оптимальной влажности поливомоечными машинами ПМ-130 из расчета увлажнения грунта на 2% при транспортировании на среднее расстояние 10 км и заполнением водой бака грунтосмесителя: потребность воды на 1 км: 1000×8,0×0,16×2,0×0,02 = 51 т

Размельчение грунта, дозирование цемента, доувлажнение смеси до оптимальной влажности, перемешивание смеси грунтосмесительной машиной Д-391 за четыре прохода по ширине основания на второй скорости

Разравнивание и профилирование смеси автогрейдером П-598 за восемь круговых проходов по ширине основания при скорости движения 3 км/час и длине участка 200 м

Уплотнение слоя укрепленного грунта катком Д-627 за 18 проходов по одному следу или за 72 прохода по ширине основания. При выполнении первых 2 проходов на первой скорости, средних - на второй и последних 3 - на третьей

Розлив битумной эмульсии по готовому слою в количестве 0,9-1,0 л/м 2 автогудронатором Д-640. Потребность эмульсии на 1 км составляет 7,2-8,0 тыс. л

Потребность в машино-сменах на 1 км

Грунтосмесительная машина Д-391..............……….

Дорожная фреза Д-530.................................…………

Автоцементовоз С-853.................................…………

Поливо-моечная машина ПМ-130................………..

Автогрейдер Д-426.......................................…………

Самоходный пневмокаток Д-627..................………..

Скрепер Д-458.............................................………….

Автогудронатор Д-40...................................…………

Примерная технологическая схема № 3

Устройство однослойного дорожного основания или покрытия толщиной 16 см из суглинистого грунта, укрепленного битумом с добавкой 25 % песка и добавками ПАВ, с помощью фрезы Д-530

№ технологических операций

№ захваток

Технологическая последовательность рабочих процессов

Единица измерения

Количество на 1 км

Принятая производительность

Разработка песка в карьере экскаватором, подвозка его на среднее расстояние 10 км самосвалами ЗИЛ-555.

Потребность песка 25 % от веса грунта. 1000×8,0×0,16×1,1×1,03×0,25 = 3617 м 3

Распределение песка автогрейдером Д-598 по всей ширине основания за четыре круговых прохода при скорости движения 3 км/час и длине участка 125 м

Разработка грунта II группы в притрассовом резерве скрепером Д-458, работающим в сцепе с трактором ДТ-54, с подвозкой грунта на земляное полотно на среднее расстояние 200 м. Потребность грунта на 1 км: 1000×8,0×0,16×1,1×1,03×0,75 = 1090 м 3

Распределение грунта автогрейдером Ц-598 по всей ширине основания за 6 круговых проходов при скорости движения 3 км/час и длине участка 125 м

Подвозка раствора ПАВ поливомоечной машиной ПМ-130 на среднее расстояние 2 км из расчета 3% от веса грунта и потребности ПАВ - 0,25 % от веса грунта. Раствора: 1000×8,0×0,16×2,00×0,03 = 78 т

ПАВ: 1000×8,0×0,16×2,00×0,0025 = 6,4 т

Перемешивание грунта с раствором ПАВ и с песком фрезой Д-530 за один проход по одному следу на второй скорости

Прикатка смеси грунта с песком самоходным пневмокатком Д-627 за один-два прохода по одному следу до плотности не выше 0,85 от максимальной стандартной

Размельчение грунта с дополнительным перемешиванием его с песком фрезой Д-530 за один проход по одному следу на второй, третьей скорости

Подвозка битума битумовозом на среднее расстояние 10 км из расчета 6 % от веса смеси. Потребность битума на 1 км: 1000×8,0×0,16×2,00×0,06 = 154 т

Введение битума в грунт через распределительную систему фрезы Д-530 за один проход по одному следу на первой скорости

Перемешивание грунта с битумом за один проход по одному следу фрезы Д-530 на первой скорости

Разравнивание и профилирование смеси автогрейдером Д-598 за восемь круговых проходов по ширине основания при скорости движения 3 км/час и длине участка 125 м

Уплотнение слоя укрепленного грунта катком Д-627 за 18 проходов по одному следу или за 72 прохода по ширине основания, при выполнении первых двух проходов на первой скорости, средних - на второй и последних трех - на третьей

Розлив битумной эмульсии по готовому слою в количестве 0,9-1 л/м 2 автогудронатором Д-640. Потребность битумной эмульсии на 1 км составляет 7,2-8,0 тыс. л

Потребность в машино-сменах на 1 км

Методические указания Методические указания по испытанию вечномерзлых глинистых грунтов в полевых условиях

Дорожная фреза Д-530...................................………... Битумовозы...................................................…………. Поливо-моечная машина ПМ-130 .................………. Автогрейдер Д-698.........................................………... Самоходный пневмокаток Д-827.....................……… Скрепер Д-458................................................………... Экскаватор Э-205..........................................………… Автомобили-самосвалы ЗИЛ-555...................………. Автогудронатор Д-640....................................… ……..

При реконструкции зданий и строительстве новых сооружений часто возникает проблема слабого грунта. Такое основание может не выдержать нагрузок от постройки. Сегодня в нашей статье речь пойдёт о различных методах его укрепления.

Грунт — это слой, который воспринимает на себя сумму всех нагрузок от сооружения. Условно все грунты можно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильный — достаточно плотный и сухой для того, чтобы без специальной подготовки выдержать нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный требует предварительных работ по осушению и уплотнению.

Механический метод

Подразумевает под собой внедрение отдельных высокопрочных изделий (свай) или материалов (грунт, щебень), а также уплотнение без изменения структуры (трамбовка/вибрирование).

Укрепление железобетонными сваями

Смысл заключается в том, что длинная свая проходит слой слабого грунта и упирается в более плотный. Нагрузка передаётся по свае вертикально. Также она удерживается за счёт трения грунта о поверхность сваи. По методу погружения сваи бывают набивные (забиваются в грунт с предварительным бурением или без), буронабивные (жидкий бетон заливается в обсадную трубу, погружённую в грунт) и сваи вдавливания (погружаются специальной машиной-домкратом). Метод требует применения громоздкого и дорогостоящего оборудования и большой стройплощадки.

Грунтовые сваи

В заранее пробуренное отверстие засыпается подготовленная смесь из гранулометрического заполнителя разных фракций. Трамбуется послойно. Эффект сравним с ж/б сваями, но гораздо дешевле и экологичнее.

Устройство грунтовых подушек, трамбовка/вибрация, замена грунта

Используют при сравнительно небольшой требуемой толщине слоя заданных свойств. Производится трамбовка катками (кулачковыми и гладкими), виброплитами и прочим оборудованием с вибрацией или без. Пылеватые пески трамбуют с водой. Метод оптимален при строительстве аэродромов, дорог и других объектов большой площади. При невозможности применения метода слой слабого грунта извлекают и заменяют на более прочный.

Цементация и инъекции

Суть сводится к приданию грунту желаемых свойств за счёт добавления в его состав цемента.

Механическое перемешивание грунта с цементно-песчаным раствором (цементация)

Применяют специальный шнековый бур с полой штангой, имеющей отверстия по длине. Через них подаётся цементный раствор одновременно с работой шнека, и происходит его перемешивание с грунтом. Метод сравнительно дешёвый и проверенный. Применяется в основном во влажных грунтах.

Струйная цементация

Отдельно стоит отметить современный подход к классике: струйную цементацию. Цементный раствор подаётся по трубе под очень высоким давлением, одновременно пробивая место для инъекции и смешиваясь с грунтом. Требует применения специальной техники.

Механическая и струйная цементация вполне применимы для усиления грунтов, на которых уже стоят здания, даже в стеснённых условиях. Для этого используют компактные установки для инъекций (так называемые джет-сваи). Их можно вводить как вертикально, так и под углом. Работы проводятся быстро, относительно бесшумно и подходят для городских улиц.

Укрепление грунта по плоскости (дорожное строительство)

При строительстве сплошных покрытий применяют комбинированные методы укрепления грунтов. Из-за своей протяжённости по местности такие объекты могут охватывать значительные территории, и, соответственно, различный состав основания. Приведённые ниже способы всегда используют в сочетании с механическим укреплением.

Смешивание с природными гранулами

Изменение свойств при помощи добавления гранулометрического или иного заполнителя. В зависимости от состояния грунта для его стабилизации применяют разные природные материалы: щебень, гравий, песок, глину, суглинки. Метод сравнительно дешёвый и экологичный, не требует химических компонентов. Перемешивание происходит в специальном шнековом бункере.

Смешивание с минеральными вяжущими

Известкование — метод, известный с давних времён. Уменьшает пластичность и липкость глинистых грунтов, делает их более стойкими к размоканию. Из недостатков — низкая морозостойкость. Используют при подготовке основных (нижних) слоёв дорог.

Смешивание грунта с органическими вяжущими

По принципу не отличается от описанных выше. В качестве добавки используют различные смолы, битумы, дёгти твёрдые и жидкие эмульсии. Эффект и область применения также примерно совпадают. Из особенностей стоит отметить высокую стоимость органического материала (или его синтетического заменителя) и агрессивность этих компонентов по отношению к природной среде. Поэтому данный метод сегодня практически не применяют.

Из трёх описанных технологий на практике самостоятельно можно применить первые два. Легкодоступные и относительно недорогие компоненты и элементарная технология перемешивания делают их востребованными и сегодня. Вполне реально укрепить участок грунтовой дороги или придворовую территорию при помощи обычного мотокультиватора .

Осушение грунтов

Одним из основных факторов слабости грунтов является наличие в их составе воды. Удаление влаги из них приводит к значительному уплотнению и устранению текучести.

Термическое закрепление или обжиг

Эффективно для грунтов с содержанием глины. В пробуренную скважину погружается перфорированная труба из жаропрочной стали. Затем по ней подаются разогретые газы (горячий воздух). Лишняя влага испаряется, а в глине происходит эффект запекания. Особенность данного метода: для разогрева газов можно использовать местное топливо: уголь, дрова.

Химический метод — смешивание грунта с химрастворами

Самый распространённый из них — силикатирование (силикатизация). Очень «широкий» метод, заключается в добавлении в состав грунта жидкого стекла и его растворов. Его нагнетают по заранее проложенным трубам, которые затем извлекают. В результате такой подготовки грунт окаменевает. Недостатки — всё та же низкая морозостойкость, быстрое твердение материала, ограниченная область применения. В зависимости от состава самого грунта, подбирают и химреагенты раствора для работы.

Электрический метод

В этом случае используют явление электроосмоса. Происходит движение воды от «плюса» к «минусу». Эффективен для обезвоживания грунтов.

Схема установки для обезвоживания грунтов методом электроосмоса: 1 — скважина с вставленным в неё металлическим фильтром; 2 — глубинный насос; 3 — генератор постоянного тока; 4 — металлический стержень

Электрохимический способ

Применение электроосмоса с добавлением химрастворов в заранее просчитанные области поля. Это делается для облегчения прохода воды сквозь слои и придания движению нужного направления. Энергоёмкий процесс, требующий значительных затрат элекроэнергии.

При достаточном уровне знаний и наличии необходимых элементов, электроосмос возможно собрать в домашних условиях. Подробные инструкции по сборке содержатся в технических справочниках. Электроосмос также применяют в качестве постоянного водоотвода фундаментов.

Армирование

При устройстве откосов, оформлении берегов и создании ландшафтов часто используют современный метод: армирование полимерными конструктивными элементами. Он эффективен как на ровных горизонтальных поверхностях (дороги, пешеходные дорожки), так и при наличии наклона.

Георешётка

Как правило, это трёхмерная конструкция, состоящая из полимерных перфорированных лент. Очень прочная сотовая конструкция позволяет удерживать движение во всех плоскостях. В соты просто засыпается любой мелкий заполнитель или местный грунт. Не требует трамбовки, уплотнение производится проливом воды. Толщина слоя 10-25 см.

Геотекстиль

Применяют при устройстве многослойных подготовок. Это многослойное полимерное полотно, по сути дела, высокопрочный фильтр. Он пропускает воду, но не позволяет слоям смешиваться. В то же время, обладая изрядной прочностью, он распределяет нагрузку между слоями. Область применения геотекстиля : дорожное строительство, сельское и городское хозяйство.

Геосетка

Воспринимает растягивающие нагрузки. В грунтах применяется редко, используется в качестве арматуры тонкого слоя и в сочетании с другими полимерными материалами.

Засев травой

Декоративный способ укрепления откосов от осыпания (крутизна не более 1:1,5). Траву высевают на уплотнённые механическим способом незатапливаемые откосы. Предотвращает размывы и эрозию.

На приусадебном участке армировочным элементам цены нет. С их помощью становится возможным создание самых фантастических ландшафтных конструкций. Они также позволяют создавать (привозные) плодородные слои для растений.

Видео по теме

При реконструкции зданий и строительстве новых сооружений часто возникает проблема слабого грунта. Такое основание может не выдержать нагрузок от постройки. В этой статье речь пойдёт о различных методах его укрепления.

Грунт - это слой, который воспринимает на себя сумму всех нагрузок от сооружения. Условно все грунты можно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильный - достаточно плотный и сухой для того, чтобы без специальной подготовки выдержать нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный требует предварительных работ по осушению и уплотнению.

Механический метод

Укрепление железобетонными сваями

Грунтовые сваи

Устройство грунтовых подушек, трамбовка/вибрация, замена грунта

Цементация и инъекции

Суть сводится к приданию грунту желаемых свойств за счёт добавления в его состав цемента.

Механическое перемешивание грунта с цементно-песчаным раствором (цементация)

Струйная цементация

Механическая и струйная цементация вполне применимы для усиления грунтов, на которых уже стоят здания, даже в стеснённых условиях. Для этого используют компактные установки для инъекций (так называемые «джет-сваи»). Их можно вводить как вертикально, так и под углом. Работы проводятся быстро, относительно бесшумно и подходят для городских улиц.

Укрепление грунта по плоскости (дорожное строительство)

Смешивание с природными гранулами

Смешивание с минеральными вяжущими

Известкование - метод, известный с давних времён. Уменьшает пластичность и липкость глинистых грунтов, делает их более стойкими к размоканию. Из недостатков - низкая морозостойкость. Используют при подготовке основных (нижних) слоёв дорог.

Смешивание грунта с органическими вяжущими

Осушение грунтов

Термическое закрепление или обжиг

Химический метод - смешивание грунта с химрастворами

Самый распространённый из них - силикатирование (силикатизация). Очень «широкий» метод, заключается в добавлении в состав грунта жидкого стекла и его растворов. Его нагнетают по заранее проложенным трубам, которые затем извлекают. В результате такой подготовки грунт окаменевает. Недостатки - всё та же низкая морозостойкость, быстрое твердение материала, ограниченная область применения. В зависимости от состава самого грунта, подбирают и химреагенты раствора для работы.

Электрический метод

Электрохимический способ

Армирование

Георешётка

Гоетекстиль

Применяют при устройстве многослойных подготовок. Это многослойное полимерное полотно, по сути дела, высокопрочный фильтр. Он пропускает воду, но не позволяет слоям смешиваться. В то же время, обладая изрядной прочностью, он распределяет нагрузку между слоями. Область применения: дорожное строительство, сельское и городское хозяйство.

Геосетка

Засев травой

Виталий Долбинов, рмнт.ру

http :// www . rmnt . ru / - сайт RMNT . ru