3.2. Закрепление грунтов оснований (ч. 3)
Термозакрепление (обжиг) применяется в основном при закреплении просадочных грунтов. В практике строительства используется предложенный И.М. Литвиновым термохимический способ, который основан на обработке грунтов продуктами горения жидкого или газообразного топлива, обогащенного при необходимости специальными химическими добавками. Топливо сжигают в герметически закрытых затворами скважинах, пробуренных (вертикально, наклонно или горизонтально) в толще закрепляемого грунта.
Термическое закрепление лессовых оснований при их усилении применено на ряде промышленных и жилищных объектов, которые вследствие неравномерных осадок фундаментов получили недопустимые деформации, в их числе фундаменты газовой турбины Запорожского масложиркомбината [41, с. 30], дымовой трубы высотой 85 м ТЭЦ Баглейского коксохимического завода, производственного корпуса завода металлоизделий и ряда жилых домов в г. Запорожье. Интересен опыт термического закрепления грунтов под 26 одиночными фундаментами склада клинкера и 4 фундаментами опор вращающихся печей цементного завода. Закрепление проводили из вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин, при этом вертикальные скважины проходили через бетон фундамента, наклонные — преимущественно со стороны его наружной части, горизонтальные — из специально разрабатываемых шурфов [41, с. 372—376]. Термическое закрепление суглинистых грунтов в откосах котлованов осуществлено на строительстве блока цехов Ворошиловградского трубопрокатного завода в связи с необходимостью устройства глубоких котлованов под оборудование в непосредственной близости от фундаментов колонн построенного ранее цеха [41, с. 31].
Новым в термическом закреплении является применение так называемого электротермического способа обжига грунта, основанного на использовании нихромных электронагревателей. Благодаря изменению мощности теплоисточника по высоте скважины в результате применения погружных элементов можно регулировать форму и размеры образующихся при обжиге термогрунтовых тел с учетом неоднородности напластования грунтов [50].
К физико-химическим способам закрепления грунтов можно отнести цементацию, а также использование грунтоцементных материалов. Цементация грунта заключается в нагнетании в грунт через инъекторы цементного или цементно-песчаного раствора, который обеспечивает в закрепляемом основании создание отдельных столбов или массивов из цементированного грунта. Цементацию обычно применяют для закрепления песчаных и крупнообломочных грунтов, а также трещиноватых скальных пород.
Расположение инъекторов аналогично их расположению при химическом закреплении (см. рис. 3.6 и 3.7).
В последнее время для укрепления оснований под существующими зданиями применяют специальные грунтоцементные сваи, которые устраивают без извлечения грунта на земную поверхность путем перемешивания его с вяжущим материалом в пробуриваемой скважине. В целях реализации указанного направления в НИИ оснований и подземных сооружений разработана (В.Е. Соколович) и успешно опробована технология устройства илоцементных свай [42, с. 21; 70]. Такие сваи могут применяться для закрепления слабых грунтов при возведении сооружений вблизи эксплуатируемых, создания противофильтрационных завес и ограждений котлованов, а также подземных конструкций в слабых грунтах. Ведется также разработка новой технологии (НИИ оснований и подземных сооружений, НИИСП, Госстроя УССР) устройства грунтоцементных свай в глинистых и песчаных грунтах пониженной прочности [42, с. 11]. Существо технологии устройства илоцементных и грунтоцементных свай заключается в том, что рабочий орган буровой штанги, снабженный как основными (режуще-уплотняющими), так и дополнительными (перемешивающими) лопастями, вращаясь, погружается в грунт, который рыхлит и одновременно перемешивает с подаваемым через полый корпус штанги закрепляемым материалом (обычно суспензией). При извлечении рабочего органа, осуществляемом обратным вращением, смесь грунта с цементом дополнительно перемешивается и уплотняется задними гранями основных лопастей.
Представляет интерес применяемый в Японии способ укрепления оснований путем устройства грунтоцементных свай [48, с. 493—495]. Способ основан на разрушении грунта с помощью гидравлических струй высокого давления при применении гидромонитора специальной конструкции, который обеспечивает раздельную подачу воды, воздуха и цементного раствора. Кроме водяных струй, могут использоваться струи из цементной суспензии. В этом случае необходимость в подаче воздуха отпадает и конструкция гидромонитора упрощается [51].