ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
ИМЕНИ Н.М. ГЕРСЕВАНОВА
ГОССТРОЯ СССР
ПОСОБИЕ
ПО ХИМИЧЕСКОМУ ЗАКРЕПЛЕНИЮ ГРУНТОВ
ИНЪЕКЦИЕЙ В ПРОМЫШЛЕННОМ
И ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
(к СНиП
3.02.01-83)
УтвержденоприказомНИИОСПим. Н. М. Герсеванова
от1февраля1985г. № 15
Москва
Стройиздат 1986
Содержит
материалы, разъясняющие и конкретизирующие нормы и правила проектирования и производства
работ по химическому закреплению грунтов в их естественном залегании
инъекционными способами при устройстве оснований и фундаментов зданий и
сооружений, а также других заглубленных конструкций из скрепленных грунтов в
промышленном и гражданском строительстве.
Для
инженерно-технических работников проектно-изыскательских, проектных и
производственных организаций, занимающихся
устройством оснований, фундаментов и подземных сооружений.
Разработано
НИИОСП им. Н. М. Герсеванова при участии ряда научно-исследовательских и
проектных организаций под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. Б.А. Ржаницина
и ст. инж. Л.И. Курденкова.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие по
химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском
строительстве составлено к разделам «Закрепление грунтов» действующих СНиП на
проектирование и на производство работ по устройству оснований и фундаментов,
без буросмесительного и термического закреплений грунтов, которые не относятся
к инъекционным способам.
Разработано на
основе результатов выполненных в СССР и за рубежом за последнее время
научно-исследовательских работ в области закрепления грунтов в строительстве, а
также на основе отечественного и зарубежного опыта применения прогрессивных
технологий и новых средств механизации в этой области. При этом использованы
также соответствующие, не утратившие своего значения материалы из подлежащего
замене Руководства по производству и приемке работ при устройстве оснований и
фундаментов. (М., Стройиздат, 1977 г.), в частности подраздел по цементации
грунтов, выполненный ранее инж. А.П. Коржецким.
Работа выполнена
ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательским институтом оснований
и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова
Госстроя СССР, научный руководитель - д-р техн. наук, проф. Б.А. Ржаницын,
ответственный исполнитель - ст. инж. Л.И. Курденков.
В подготовке
материалов для пособия принимали участие: кандидаты техн. наук А.М. Голованов, В.Н.
Баранов, А.Т. Черный, канд. геол.-минерал.
наук Л. П. Шувалова;
инженеры В.Ю.Зеленскийи В.Д. Топорков(Ростовский Промстройниипроект), инж. В.В. Торгашов(Гидроспецпроект); канд. техн. наук Б.С. Смолин, инж. В.И.
Шароватов(ГПИ «Фундаментпроект»); кандидаты техн. наук Е.С. Дзекцер, Ф.И.
Тютюнова; канд. геол.-минерал. наук Н.П. Затеницкая(ПНИИИС
Госстроя СССР).
Сотрудники
лаборатории закрепления грунтов НИИОСП д-р техн. наук В.Е. Соколович, кандидаты
техн. наук А.Н. Токин,М.Н. Ибрагимов, В.К. Чувелеви
мл. науч. сотр. И.Б. Вебер во время работы давали консультации и сделали ценные замечания и
предложения по тексту.
Общая редакция -
д-р техн. наук Б.А. Ржаницыни ст. инж.Л.И.
Курденков.
Употребляемый
часто в тексте ради краткости термин «химзакрепление», имеющий в общем более широкое
значение, применяется здесь исключительно как инъекционное химическое
закрепление грунтов.
Пособие отменяет
относящиеся к инъекционному химзакреплению грунтов (способами силикатизации,
смолизации и цементации) подразделы и приложения разд. 5
Руководства по производству и приемке работ при устройстве оснований и
фундаментов.
Замечания и
предложения по пособию просьба направлять по адресу; 109389, Москва, Ж-389, 2-я
Институтская, 6.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Как способ
производства строительных работ химическое закрепление грунтов в широком смысле
слова 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.
1.2. В зависимости от
технологии химической обработки грунтов химическое закрепление имеет два
направления:
инъекционное
химическое закрепление, когда реагенты в виде растворов или газов вводятся в
грунты в условиях их естественного залегания и без нарушения их структуры,
нагнетанием под давление;
буросмесительное
закрепление грунтов, когда оно осуществляется с нарушением их естественной
структуры механическим перемешиванием грунтов с цементами или другими
реагентами и добавками, с применением специальных механизмов.
1.3. Инъекционное закрепление
распространяется на грунты, обладающие определенной водопроницаемостью, включая
песчаные, крупнообломочные, трещиноватые скальные и полускальные грунты, а
также просадочные лессовые грунты.
Буросмесительное
закрепление распространяется в принципе на все нескальные грунты, включая
глинистые, независимо от их водопроницаемости.
Инъекционное
химзакрепление давно и прочно вошло в практику строительства. Буросмесительное
закрепление находится в стадии становления, но уже сейчас способно успешно
решать некоторые важные практические задачи.
Оба направления
вместе дополняют друг друга и обеспечивают возможность закрепления всех без
исключения грунтов в естественном залегании, что в значительной мере
способствует разрешению проблемы строительства на слабых грунтах в сложных
инженерно-геологических условиях.
1.4. Настоящее
Пособие, разработанное в соответствии с требованиями действующих СНиП,
распространяется на проектирование и производство работ по химическому
закреплению грунтов при решении различных практических задач в области
промышленного и гражданского строительства инъекционными способами
силикатизации, смолизации и цементации.
1.5. Не подлежат
инъекционному химзакреплениюгрунты, пропитанные нефтепродуктами, и
водонасыщенные грунты при скоростях грунтовых вод св. 5 м/сут. Возможность
химического закрепления засоленных грунтов устанавливается специальными
исследованиями.
1.6. Инъекционное
химзакрепление необратимо повышает механическую прочность и устойчивость,
уменьшает сжимаемость и водопроницаемость грунтов, указанных в п. 1.3, а также
устраняет просадочность при замачивании лессов и лессовидных грунтов, что
обеспечивает широкие возможности его применения для решения многих практических
задач в строительстве.
1.7. 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.
На рис. 1
- 8 схематически показаны различные случаи
практического применения инъекционного химзакрепления грунтов.
1.8. 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, указанные в п. 1.6.
В качестве
крепителей применяют водные растворы силиката натрия (неорганический полимер),
а также растворы карбамидных и других синтетических смол (органические
полимеры) В качестве отвердителей применяют различные неорганические и
органические кислоты, соли и химические добавки к ним, некоторые газы.
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 гелеобразующейсмесью.
Рис. 1. (Опоры из
силикатированного просадочного лессового грунта под вновь строящееся сооружение
(на примере административного здания в Ташкенте)
1 - фундамент; 2 - незакрепленный грунт; 3 - закрепленный силикатизацией лесс; 4 - непросадочный грунт
Рис. 2.
Технологические схемы инъекционного химзакрепления грунтов под фундаментами
существующих зданий
1- фундамент; 2 - инъекторы; 3- закрепленные массивы по заходкам
Рис. 3. Схема
инъекционного химзакрепления грунтов под фундаментами существующих зданий по
горизонтальной технологии (на примере смолизации грунтов в основании церкви
Ризположения в Московском Кремле)
а - план, б - разрез, в- схема манжетно-тампонного
инъектора; 1 - инъекторы; 2
- технологические колодцы; 3 - закрепленный массив; 4 - остатки сгнивших уплотнительных
свай «коротышей»; 5 - инъекторная перфорированная труба; 6 -
тампон; 7 - резиновые обоймы
Рис. 4. Подводка
фундаментов из химически закрепленных грунтов в качестве предупредительного
мероприятия против осадок существующих зданий от выноса грунта при проходке
подземных выработок (на примере Большого театра в Москве)
Рис. 5.
Закрепление грунтов в основании существующих зданий при его подработке горной
выработкой
I - V - последовательный порядок
инъекции закрепляющих реагентов (на примере здания на проспекте Маркса, бывшей
Моховой улице в Москве)
1.9. 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).
Рис. 6.
Устройство подпорных стенок из химически закрепленных грунтов (на примере работ
по реконструкции Новолипецкого металлургического завода)
1- инъекторы; 2- водосборник в котловане; 3 -
подпорные стенки из закрепленного грунта; 4 - опускные колодцы; 5 - существующая термическая печь
Рис. 7.
Устройство защитных стенок из химически закрепленных грунтов против осадок
существующихзданий при проходке
подземных выработок
Рис. 8.
Опережающее инъекционное химзакрепление грунтов при проходке подземных
выработок
1 - тоннель; 2 - закрепленный грунт; 3- инъекторы; 4 -
водонасыщенный песок; 5-
моренный суглинок
Нагнетание закрепляющих
реагентов в грунты осуществляется насосами, сжатым воздухом из специальных
пневмобаков или из газовых баллонов, преимущественно по технологии с
вертикальным и наклонным заглублением сверху вниз инъекторов или инъекционных
скважин с открытой поверхности земли, с отмосток или из внутренних помещений
(условно-вертикальная технология). На рис. 2,
4, 5, 6
и 7 показаны характерные примеры закрепления грунтов по
этой технологии.
Если выполнение
инъекционных работ при закреплении грунтов под существующими зданиями и сооружениями
по технологии с вертикальным заглублением сверху вниз инъекторов и скважин в
силу стесненных условий или по иным причинам невозможно, то инъекционные работы
производятся по технологии с горизонтальным заглублением инъекторов и скважин
из специально пройденных и оборудованных технологических выработок (траншей,
штолен, колодцев); для предупреждения деформаций сооружений в этих условиях в
результате возможных подвижек и разуплотнения грунтов под фундаментами стенки
технологических выработок, обращенные к сооружению, предварительно подвергаются
химзакреплению (условно-горизонтальная технология). На рис. 3
показан пример применения этой технологии из двух технологических колодцев.
1.10. 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).
1.11. Для закрепления
грунтов в промышленном и гражданском строительстве применяются специально
разработанные и опробованные опытом инъекционные химические способы согласно
табл. 1. 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.
1.12. 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.
Таблица 1
Комментарии (0)
Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться