Способы укрепления грунтов

3. Способы укрепления грунтов

Совокупность воздействий, в результате которых повышается прочность грунта, он становится неразрываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, представляет собой искусственное закрепление грунтов.

Закрепляют грунты для создания вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых завес и повышения несущей способности грунтовых оснований. В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, требуемой степени и назначения закрепления существуют следующие способы искусственного за крепления грунтов: замораживание, цементация, битумизация, химический, электрохимический и др.

Замораживание грунтов применяют в сильно водонасыщенных грунтах (плывунах) при разработке глубоких выемок. для этого по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенные между собой трубопроводом, по которому нагнетают специальную жидкость— рассол (растворы солей с низкой температурой замерзания), охлажденный холодильной установкой до —20...—25°С (рис. ‚1.8).

Охлаждающие иглы состоят из наружных труб, закрытых и заостренных снизу, и внутренних, вставленных в них коаксиально и открытых снизу. Рассол поступает во внутреннюю трубу, а в нижней части колонки переходит в наружную трубу, по которой поднимается вверх, после чего направляется к следующей колонке. Окружающий грунт замерзает концентрическими цилиндрами с постепенно увеличивающимися диаметрами. Эти цилиндры смерзаются в сплошную стенку мерзлого грунта, которая выполняет функцию ограждения временной выемки. Способ замораживания имеет следующие недостатки: временное сохранение эффекта (на период действия замораживающей установки), длительный процесс естественного оттаивания, повышение влажности грунта за счет миграции воды из теплых слоев грунта к охлажденным (под действием градиента температур) и др. Однако технология замораживания и технические средства для ее выполнения достаточно отработаны, и поэтому, несмотря на указанные недостатки, этот способ широко используют.

Цементация и битумизация заключаются в инекцировании соответственно цементного раствора или разогретых битумов в пористые грунты с высоким коэффициентом фильтрации, а также в трещиноватые скальные породы.

Химическим способом закрепляют песчаные и лессовые грунты нагнетанием в них через инъекторы химических растворов.

Химический способ может быть двух- и одно растворный. Двух растворное закрепление состоит в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия (Та28iОз а затем хлористого кальция (СаСI2). Растворы вступают в реакцию и образуют гель кремниевой кислоты (пiО2тН2О), который обволакивает зерна грунта и, твердея, связывает их в •монолит. Этот способ применяют в достаточно хорошо дренирующих грунтах (коэффициент фильтрации 2...80 м/сут). При этом прочность грунта достигает 1,5...3 МПа.

Однорастворное закрепление (Смесь силиката натрия и отвердителя) используют для слабодренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0.3 м/сут. Прочность закрепленного грунта 0,3...0,6 МПа.

Раствор при химическом закреплении нагнетают специальными трубами-инъекторами (рис. У.9), погружаемыми раздельно или пакетами по 5 шт. Расстояния между инъекторами принимают в зависимости от вязкости раствора и типа грунта, уточняют экспериментально.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Заключается он в пропуске через грунт постоянного электрического тока с напряженностью поля 0,5... 1 В/СМИ и плотностью тока 1...5 А1м2. При этом глина осушается, сильно уплотняется и теряет способность к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током в грунт вводят через трубу, являющуюся катодом и служащую инъектором, растворы химических добавок, увеличивающие проводимость тока (силикат натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

4. Приготовление и транспортирование бетонной смеси

Основной технологической задачей при приготовлении бетонных смесей является обеспечение точного соответствия готовой смеси заданным составам. Эту задачу решают благодаря использованию кондиционных компонентов бетонной смеси. ТОЧНОСТИ ИХ дозирования, включая и учет влажности инертных заполнителей.

Приготовление бетонной смеси производится на районных и центральных заводах товарного бетона или на бетоносмесительных установках, располагаемых вблизи от места потребления бетона.

Районные заводы имеют годовую мощность 100...200 тыс. м3 к обслуживают стройки, находящиеся в радиусе ДО 25...З0 км. Завод состоит из одной, двух или трех секций, каждая из которых рассчитана на самостоятельную работу в автоматизированном режиме. Себестоимость товарного бетона на таких заводах сравнительно низка, однако они экономически оправданны, если в районе их действия гарантировано потребление всей продукции в течение 1О...15 лет.

Районные бетонные заводы могут готовить и сухие товарные смеси, т. е. дозированные компоненты смеси без воды. В этом случае бетонные смеси в специальной таре доставляют обычными автомобилями к месту потребления и перерабатывают на построечных бетоноприготовительных установках или в процессе транспортирования в автобетоносмесителях.

Применение сухих смесей требует решения ряда вопросов, связанных с их надежным тарированием, транспортированием и хранением.

Центральные бетонные или бетонорастворные заводы обычно обслуживают одну крупную строительную площадку, их рассчитывают на срок службы блочной конструкции до 5...б лет. Такие заводы выполняют сборно-разборными блочной конструкции (рИс. Х.21), что делает возможным их перебазировку за 20...30 сут на трайлерах грузоподъемностью 20 т.

Себестоимость приготовления бетонной смеси на таких заводах выше, чем на районных бетонных заводах, и составляет около 0,5 руб/м3 при трудоемкости приготовления около 0,1...0,2чел.-дн/м. Однако их технологическим преимуществом является приближенность к мету потребления бетонных смесей.

Для обслуживания рассредоточенных объектов с незначительными объемами бетонных работ могут использоваться передвижные бетоносмесительные установки (рис. Х.22) производительностью 15...ЗО м3/ч. Их монтируют на специальных трэйлерных прицепах и перевозят с объекта на объект на буксире. Разновидностью передвижных установок являются установки, монтируемые на плавучих средствах. Передвижные установки могут работать автономно, а будучи приданы районному бетонному заводу, существенно увеличивают радиус его действия.

На рассмотренных выше бетоносмесительных заводах и в установках все рабочие операции, связанные с приготовлением смеси, как правило, частично или полностью автоматизированы.

При месячной потребности в бетоне до 1,5 тыс. м и отсутствии я районе строительства бетонных заводов используют инвентарные бетоносмесительные установки (рис. Х.23). При этом действия эффективны при больших объемах работ и непрерывной укладке смеси, например при бетонировании гидротехнических Сооружений.

По способу подачи компонентов в смесительные машины различают одно- и двухступенчатые технологические схемы (рис. Х.24).

При одноступенчатой схеме материалы подают в накопительные бункера, и затем через систему дозаторов под действием собственной массы (гравитационный гирющип) они опускаются в бетоносмесительные машины. Это облегчает возможность автоматизации приготовления смеси. При двухступенчатой схеме получается двукратный подъем материалов.

Заводы с одноступенчатой схемой более компактны (рис. Х.25),. но имеют значительную высоту (20...ЗО м), что усложняет их моптаж. В этой связи их рекомендуется применять при расходе бетона свыше 25...35 М3/Ч.

Все компоненты бетонной смеси дозируют по массе. При этом допускаемые отклонения на замес не должны превышать для воды и цемента 1% и для заполнителей 2%. Исследованиями установлено, что при приготовлении бетонных смесей отсутствие контроля влажности заполнителей приводит к колебаниям значений прочности бетона до 15%, а подвижности смеси—до З раз. Поэтому на современных бетонных заводах и установках начали применять стандартные станции управления бетонным заводом (СУБЗ), которые обеспечивают автоматизированное управление дозированием смеси, включая автоматическую корректировку воды затворения методом контроля влажности заполнителей, в том числе, например, путем комплексного использования нейтровных влагомеров и гамма-плотномеров в системах, учитывающих погрешности, вызываемые колебаниями объемной массы заполнителей.

Для приготовления бетонной смеси применяют бетоносмесительные машины, в которых составляющие перемешиваются по принципу свободного падения (гравитационного действия), и машины, работающие по принципу принудительного перемешивания (лопастные или шнековые). Бетоносмесители принудительного перемешивания при меньших габаритах обеспечивают более высокую однородность бетонной смеси. Они особо эффективны для приготовления жестких бетонных смесей и бетонов на пористых заполнителях.

Транспортирование бетонных смесей. При перевозке бетонной смеси основным технологическим условием является сохранение ее однородности и обеспечение требуемой для укладки подвижности. При этом надо иметь в виду, что при интенсивных сотрясениях во время перевозки, разгрузки или перегрузки крупный заполнитель оседает вниз, а цементное молоко и раствор всплывают вверх и бетонная смесь теряет однородность.

На практике пользуются тремя технологическими схемами доставки бетонных смесей к месту их укладки:

от места приготовления до места их разгрузки у строящегося объекта;

от места приготовления до места разгрузки непосредственно в -бетонируемую конструкцию;

от места разгрузки до места укладки в конструкцию.

По первой и второй схемам для перевозки бетонной смеси в зависимости от расстояний, состояния дорог и других условий могут быть использованы автомобили-самосвалы, автобетоновозы и автобетоносмесители.

По третьей схеме бетонную смесь можно транспортировать кранами (в бадьях), бетононасосами, пневмонагнетателями, а при бетонировании конструкций на уровне или ниже уровня земли — ленточными конвейерами, вибропитателями, бетононасосами и пневмонагнетателями.

При схеме, предусматривающей перегрузку бетонной смеси на объекте, производительность механизмов по приему, подаче Н распределению бетонной смеси должна быть на 1О...15% выше Вопрос о технологически допустимой дальности перевозки бетонной смеси в самосвалах и бетоновозах должен решаться в каждом отдельном случае с учетом состава смеси, температурных условий, состояния покрытия дорог, типа транспортных средств. Так, например, при перевозках бетонных смесей на расстояние более 20...30 км повышается адгезия к кузову самосвала. При перевозке в самосвалах на расстояние более 15 км и в бетоновозах более 20 км бетонная смесь расслаивается и, как следствие этого, снижается конечная прочность бетона.

Автобетоносмеситель представляет собой бетоносмесительный барабан, смонтированный на шасси автомобиля или на полуприцепе, буксируемом седельным тягачом, и приводимый в движение от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности.

Автобетоносмеситель загружают сухой смесью (отдозированные компоненты). Вода поступает в барабан в пути следования машины из водяного бачка. Начало перемешивания назначается в зависимости от расстояния перевозки, обычно не ранее чем за 5...10 мин до доставки на пункт назначения. При этом дальность транспортирования ограничивается в основном экономическими соображениями. На более короткие расстояния экономичнее перевозить в автобетоносмесителях готовую бетонную смесь с ее побуждением в пути. дальность транспортирования бетонной смеси при этом может доходить до 60...70 км.

Существенным технологическим преимуществом автобетоносмесителей является возможность порционной выгрузки бетонной смеси.

В зарубежной практике в автобетоносмесителях перевозят также компоненты бетонной смеси, перемешанные с небольшим количеством воды. Полученную таким образом влажную массу можно перевозить на большие расстояния, чем готовую смесь. При приближении к месту разгрузки в барабан добавляют воду до нормы. Этот метод по сравнению с перевозкой сухой смеси позволяет увеличить заполнение барабана (К3=0,7), однако сравнительно сложен и поэтому не получил широкого распространения

В СССР выпуск автобетоносмесителей увеличивается. При этом наряду с изготовлением машин с ограниченной вместимостью смесительного барабана начат выпуск более мощных бетоносмесителей с полезной вместимостью барабана 9 м3, монтируемых на специальных полуприцепах, буксируемых автомобильными тягачами.

При выборе способов перевозки бетонных смесей следует учитывать, что Автобетоносмеситель является тяжелой машиной массой 20 т и более, рассчитанной на дороги с достаточно прочным покрытием. Кроме того, учитывая холостые пробеги этих мобильных бетоноприготовительных установок, необходимы специальные экономические обоснования их применения.

Разгрузка автосамосвалов, автобетоновозов или автобетоносмесителей может производиться: непосредственно в опалубку бетонируемой конструкции; в переносные бункера, бадьи или в другую тару с последующей их переноской краном в зону бетонирования: приемные бункера бетононасосов или пневмотранспортных установок.

При бетонировании фундаментов смесь можно разгружать из самосвала в вибропитатель и затем по вибролотку (рис. Х.27) или виброхоботу транспортировать непосредственно в опалубку.

При бетонировании сооружений на отметках выше уровня земли смесь можно разгружать в бункера или поворотные бадьи (рис. Х.28). Бункера загружают с эстакад или устанавливают в специальные приямки. Вместимость бункера или нескольких установленных вплотную друг к другу поворотных бадей должна быть несколько больше вместимости кузова самосвала, автобетоновоза или барабана автобетоносмесителя.

В ряде случаев смесь доставляют на автомобилях в контейнерах. К месту укладки бетонную смесь в бадьях подают краном.

В промышленном строительстве применяют бадьи вместимостью 0,3, 0,6 и 0,8 м3.

Транспортирования бетонной смеси и потерь ее в пути скорость движения конвейерной ленты не должна превышать 1 м/с. Уклон ее зависит от консистенции бетонной смеси и не должен превышать 18... 15° при подъеме смеси с осадкой конуса до 4...5 см, а при спуске — I2...IОе.

Во избежание влияния атмосферных осадков на водоцементное отношение смеси над конвейерами устанавливают козырьки.

Трубопроводы для перемещения бетонных смесей — это внутри. площадочный транспорт. Этот вид транспорта при определенных условиях имеет ряд технологических преимуществ перед другими способа ми горизонтального и вертикального транспортирования бетонных смесей. К их числу относятся возможность осуществления одним механизмом горизонтального и вертикального перемещения смесей непосредственно от бетонорастворного узла на строительной площадке или от мест их разгрузки на объекте к месту укладки, возможность доставки бетонных смесей в труднодоступные участки возводимого сооружения.

Главным технологическим условием.для транспортирования бетонных смесей по трубам является их достаточная степень транспортабельности (удобоперекачиваемости).

Бетононасосы по способу действия подразделяют на периодического (циклического) и непрерывного действия, по виду привода — с механическим и гидравлическим приводом. Они обеспе1 iявают более высокие давления, более равномерное движение бетонной смеси и высоту подачи до 100...120 м.

На рис. Х.29 показана принципиальная схема одной из распространенных конструкций бетононасосов с гидравлическим приводом. Бетононасос состоит из рамы, двигателя, приемного бункера с колосниковой решеткой и мешалкой, двух управляющих и двух рабочих гидроцилиндров, маятникового патрубка в виде изогнутой трубы, один конец которой шар нирно соединен с бетоноводом, а второй поочередно соединяется с отверстиями рабочих цилиндров насосной станции, подающей рабочую жидкость в управляющие гидроцилиндры, и системы привода остальных механизмов и золотникового распределительного устройства.

Каждая пара цилиндров (управляющего и рабочего) расположена на одной оси, а штоки цилиндров соединены между собой муфтами. Поршни каждой пары цилиндров движутся одновременно во взаимно противоположных направлениях.. Когда бетонная смесь всасывается в один из рабочих цилиндров, поршень второго выталкивает ее через маятниковый патрубок в бетоновод.