Методы строительства на просадочных грунтах.

Ростовская область и районы Северного Кавказа отличаются многообразием свойств грунтов, залегающих в основании зданий и сооружений. Значительная часть застраиваемых территорий сложена лессовыми грунтами I и II типа по просадочности, различающихся по своим структурным особенностям, минералогическому составу, гранулометрическим и фильтрационным характеристикам.

“Лесс” в переводе с немецкого означает “растворяться”. Внешне – от светло-палевого до темно-бурого цвета, глинистый, с характерной высокой пористостью (до 60%), но макропористый. Будучи достаточно прочным в сухом состоянии, при замачивании (аварийное замачивание, подъем горизонта подземных вод) дает дополнительную деформацию – просадку. Просадочные грунты характеризуются высоким содержанием пылеватых частиц, пористостью n> 42-45%, плотностью < 1, 5-1, 6 т/м³, быстрое размокание в воду, степень влажности S_r≤ 0, 8, относительная просадочность ξ _sl≥ 0, 01. Суммарная величина деформации (сумма осадки и просадки) не должна быть долее 12-15 см для зданий. Суммарная деформация лессовых грунтов порядка 50-100 см, что значительно превышает допустимую.

Выбор того или иного способа противопросадочных мероприятий зависит от типа грунтовых условий по просадочности, от действующих нагрузок, наличия у строителей соответствующей базы и должен приниматься после тщательного расчета и технико-экономического обоснования проекта.

К комплексу мероприятий при строительстве на лессовых грунтах относятся: водозащитные, конструктивные, применение методов поверхностного и глубинного уплотнения, устройство свайных фундаментов (забивных свай 30x30-40x40 см, длиной 8-10м и стыковые на штырях и буронабивных диаметром 500-1200 мм длиной до 22-25 м) с прорезкой просадочной толщи и заглублением в непросадочные грунты.

К методам поверхностного уплотнения относятся: уплотнение трамбованием (3-3, 5 м), вытрамбовывание котлованов и траншей, замена просадочного грунта грунтовой или песчаной подушкой, упрочнение грунта грунтоцементом (микросваи).

К методам глубинного уплотнения относятся: силикатизация, термообработка, грунтовые сваи, уплотнение замачиванием и действием собственного веса, гидровзрыв.

Применение методов уплотнения позволяет повысит модуль деформации до следующих значений: уплотненный лессовый суглинок – Е=20-25 мПа, песчаная подушка – до Е=30-40 мПа, укатанная подушка из лессового суглинка – до Е=50-70 мПа, грунтобетонные сваи – до Е=30-50 мПа. При этом оптимальная плотность =1, 6 т/м³, оптимальная влажность W₀=14%.

Тенденция современного строительства – реконструкция городских территорий, строительство в стесненных условиях, освоение подземного пространства.

В настоящее время основным способом химического закрепления грунта является силикатизация – нагнетание в грунт силиката натрия с =1, 1-1, 17 г/см³ через инъекторы или специально оборудованные скважины. Расстояние между инъекторами (1, 5-1, 7) r, где r – радиус закрепления. Глубина закрепления 5-6 м или на всю толщу просадочного грунта для II типа.

Силикатизация лессовых грунтов оказывается эффективной при степени влажности S_r≤ 0, 7-0, 75 и величине коэффициента фильтрации К_ф≥ 0, 2 м/сут. Однако она не дает надежных результатов в условиях поднимающегося горизонта подземных вод в зоне водонасыщения.

Весьма перспективным методом оказывается использование цементных суспензий для закрепления грунтов и восстановления поврежденных конструкций. Традиционный инъекционный метод цементации на базе обычных портландцементов применяется в основном для скальных и крупнообломочных грунтов с К_ф≥ 40 м/сут. Возможность закрепления лессовых и песчаных грунтов инъекционным способом ограничивается соотношением размеров пор лессового грунта и частичек цемента, наличием пылеватых и глинистых частиц.

Разрабатываются и усиленно внедряются в производство методы химического закрепления, основанные на механическом перемешивании цементных растворов с грунтовой смесью оптимального гранулометрического состава, которая при затворении водой превращается в грунтоцемент. Буросмесительный способ для илистых и лессовых просадочных грунтов - для набивных свай без извлечения или с частичным извлечением грунта из скважины (диаметр скважины до 1 м и глубина – до 20 м).

Устройство буроинъекционных свай – цементные растворы закачиваются в предварительно пробуренные скважины диаметром 150 мм, длиной 13-15 м под давлением 0, 1-0, 2 мПа, если необходимо, то под защитой обсадных труб или глинистых растворов.

Струйная технология – основана на применении высоконапорных струй, разрушающих грунт и одновременно перемешивающих его с закрепляющим раствором. Этот метод применяется традиционно для устройства противофильтрационных завес, фундаментных стен.

Во многих городах, расположенных на лессовых просадочных грунтах, наблюдается постепенное повышение уровня грунтовых вод при скорости подъема 0, 4-6 м/ год для г.Ростова-на-Дону. Утечки из водонесущих коммуникаций достигают 30% общего объема водоподачи и отведения. Наблюдаются оползневые явления. В условиях стесненной застройки г.Ростова-на-Дону возможны сейсмические воздействия. Существуют программы администрации города, в которых предусмотрены мероприятия по понижению уровня грунтовых вод, ремонту подвалов и техподпольев.