Обзор основных методов укрепления грунта при строительстве

При реконструкции, строительстве новых зданий, объектов инфраструктуры в Москве часто встречается задача укрепления неустойчивого грунта. Если грунтовая основа оказывается слишком слабой, она может не справиться с весом массивных конструкций. А это чревато неравномерной усадкой здания, его деформацией и разрушением.

Грунты делят на два типа: стабильные и нестабильные. Стабильные типы почв — это твердые и сухие слои, которые могут вынести значительные нагрузки, будь то фундамент здания или основание дорожного покрытия. Нестабильные грунты имеют в составе много глины, песка, поэтому требуют дополнительных мер по дренажу и уплотнению для достижения требуемых характеристик прочности.

Как усиливают грунт

Существуют разные способы укрепления грунтов, среди которых можно выбрать оптимальное для конкретного проекта решение. Выбор технологии (механической, инъекционной, электрической, термической) зависит от типа почвы, ее свойств, химического состава, параметров будущего объекта строительства. Ниже мы расскажем об основных методах, применяемых с целью укрепить почвенное основание.

Механический метод

Механическое укрепление грунта — это физическое воздействие на грунт для улучшения его несущих способностей. Обычно его проводят за счет вибротехники, уплотняющей слои почвы и убирающей из них лишний воздух. Еще механически усилить почву можно, добавив в ее состав крупный щебень. Задача способа — уплотнить основание, сделав его прочнее перед строительством.

Один из вариантов укрепления механическим путем — установка свай. Прочная свая монтируется перпендикулярно плоскости земли, входя в нее до тех пор, пока она не упрется в плотный слой. Нагрузка перераспределяется, переходя на сваю, а эта опора держится за счет трения почвы о поверхность. Это и инъекционный метод, при котором бетон вкачивают в грунт в подготовленные отверстия.

Устройство грунтовых подушек, замена грунта

Такие способы актуальны, если слой нестабильной почвы небольшой. Уплотнение выполняют с использованием катков (гладких, кулачковых), вибрационных плит или иной вибрационной техники. Все пылеватые грунты с большим содержанием песка уплотняют с добавлением воды. Метод идеально подойдет для возведения дорог, аэродромов, других объектов большой площади.

Если уплотнение невозможно, строители удаляют слой слабого грунта, заменяют его более стабильным.

Струйная цементация

Способ подразумевает подачу раствора под высоким давлением через трубку, что позволяет пробивать пространство для инъекционного воздействия и смешивать раствор с грунтом. Работы с цементацией требуют участия строительной спецтехники.

Струйное, механическое цементирование подходят, чтобы укрепить грунт под зданием. В стесненных условиях применяют компактные установки для закачки цементной смеси, которая может вводиться вертикально и под углом. Инъекционные работы выполняются быстро и относительно бесшумно.

Цементация и инъекции

Цементация включает смешивание грунта с раствором цемента посредством шнекового бура с полой штангой. В ходе работы шнека цемент подают через отверстие, он перемешивается с грунтом. Инъекционный метод экономичен, эффективен, особенно для строительства на влажных грунтах. После застывания цемента основание становится плотным, прочным.

Укрепление грунта по плоскости

Укрепление грунта по плоскости часто используется в дорожном строительстве для создания устойчивого основания под дорожное покрытие. Оно предполагает комбинацию нескольких методов усиления, так как по протяженности дороги могут встречаться разные типы почв. Чаще всего в укреплении оснований автодорог задействуют трамбовку, цементацию, инъекционное армирование.

Смешивание

Смешивание грунта с другими материалами, такими как цемент, известь или пластификаторы, может значительно улучшить его характеристики и устойчивость к нагрузкам.

Для способа применяют:

• Наполнитель в виде гранул. Метод существенно повышает прочность грунтового основания, недорог в реализации, экологичен. Увеличение плотности таким путем не требует химических компонентов, а эффект от него явный и быстрый.
• Минеральные вяжущие вещества (например, известь). Она снижает липкость и пластичность глинистой почвы, делает его устойчивым к размоканию. Но у метода есть минус — низкая морозостойкость. Он не подходит для строительства в холодных регионах.
• Органические вяжущие компоненты. Здесь в качестве добавки используют смолу, битум, деготь. Эффект от применения вяжущих компонентов схож с предыдущим методом. Но материалы для такого уплотнения стоят намного дороже. Еще они агрессивно действуют на окружающую среду.

Осушение грунтов

Осушение грунта уменьшает его водонасыщенность, что повышает прочность, делает почву более стабильной. Способ актуален для строительства на влажных почвах, которые легко проседают.

Термическое закрепление (обжиг)

Способ включает нагревание грунта для изменения его физических свойств. Он хорош для глинистых почв, из нее при нагреве испаряется лишняя влага. Выполняют работы так: в предварительно проделанную скважину погружают перфорированную трубу из огнеупорной стали, в нее подают природное топливо. Глина запекается, становясь очень плотной, твердой.

Химический метод

Один из самых простых способов укрепления грунта — силикатирование. В грунт добавляют жидкое стекло в виде раствора, подаваемого под давлением в заранее пробуренные скважины. Силикатная инъекционная обработка делает грунт очень плотным, прочным. Минус технологии — небольшая стойкость материала к морозам, быстрое затвердевание. Допустив ошибки в работе с материалом, можно снизить эффективность уплотнения.

Электрический метод

Электрическое укрепление грунта использует электрический ток для изменения структуры почвы. Действие обусловлено электроосмосом, при котором движение воды происходит от положительного заряда к отрицательному. В результате влажный грунт обезвоживается.

Электрохимический способ

Электрохимическое укрепление сочетает в себе использование электричества и химических реагентов для достижения желаемых свойств грунта. В конкретных точках в почву добавляют химические растворы, затем после инъекционной обработки почву обрабатывают электротоком, создавая осмос.

Армирование

Армирование с применением полимерных конструкций эффективно для создания откосов, оформления берегов в ландшафтном дизайне. Метод распространен на ровных и наклонных поверхностях. Устанавливаемые конструкции из металла или пластика забирают часть нагрузки на себя, предотвращают деформацию основания при дальнейшем строительстве.

Георешетка

Георешетка — это объемная полимерная сетка из перфорированных полос, которая обеспечивает прочность и стабилизацию грунта. В ячейки решетки засыпается мелкозернистый материал или обычный грунт, затем он трамбуется с помощью воды. Толщина укрепленного слоя варьируется от 10 до 25 см.

Геотекстиль

Методика применяется для создания многослойной структуры основания. Геотекстиль из прочного полимерного материала пропускает воду, но предотвращает смешивание различных слоев. Это способствует равномерному распределению нагрузки по слоям.

Геосетка

Геосетка помогает равномерно распределить нагрузку на основание без инъекционной обработки и укрепить грунт под зданием. Этот материал используется относительно редко и преимущественно в качестве армирования тонких слоев, в сочетании с другими строительными материалами.

Засев травой

Декоративное укрепление склонов с помощью засева травы эффективно на уклонах с крутизной до 1:1,5 метра. Засев проводится на участках, не подверженных затоплению, с дальнейшим механическим уплотнением грунта. Растущая трава укрепляет почву корневой системой, эффективно предотвращает эрозию и размывание почвы.

На приусадебных участках часто применяют комбинацию армирования грунта с засевом травы. Используя сетку, создают уникальные конструкции, в них укладывается грунт с семенами трав. Это позволяет формировать необычные ландшафтные элементы, сохраняя при этом естественные характеристики грунта.