Стабилизация грунта — это метод изменения естественного грунта в соответствии с инженерными целями. Усовершенствования включают в себя повышение несущей способности, прочности на разрыв и общих характеристик грунтовых пород, песков и отходов на месте с целью укрепления дорожных покрытий.
Некоторые из этих новых методов стабилизации грунта создают гидрофобные поверхности и массу, которые предотвращают разрушение дороги от проникновения воды или сильных морозов, препятствуя попаданию воды в обрабатываемый слой. Однако новейшие технологии увеличили количество традиционных добавок, используемых в целях стабилизации почвы
Среди различных процедур стабилизации грунта выбирается наиболее подходящая в зависимости от типа доступного грунта, времени, связанных с этим затрат и т.д.
Различные типы стабилизации почвы
Существует три основных типа стабилизации почвы: биологическая, физическая и химическая.
Биологическая стабилизация почвы достигается путем облесения или посадки, и ее основной целью является борьба с эрозией. Такие особенности корней, как архитектурные, морфологические, физиологические и биотические, играют важную роль как в физическом, так и в химическом развитии почв, обеспечивая структурную стабильность почвы. Этот метод подходит для местности, подверженной воздействию воды и ветра, которая не предназначена для строительства.
Физическая стабилизация почвы — это изменение распределения частиц почвы по размерам и пластичности путем добавления или вычитания различных фракций почвы с целью изменения ее физических свойств. Механическая стабилизация — это изменение пористости грунта и межчастичного трения или сцепления. Эти два метода работают синергетически вместе, обеспечивая стабилизацию грунта. Физические и механические типы стабилизации грунта включают пять различных типов методов, а именно: уплотнение, предварительное увлажнение, циклы увлажнения-сушки, армирование и твердые отходы.
Химические типы стабилизации почвы могут быть достигнуты за счет использования традиционных и нетрадиционных средств. Различие между двумя классами существует в результате использования уже существующих и хорошо зарекомендовавших себя добавок по сравнению с недавно разработанными средствами. Примеры традиционных химических стабилизирующих агентов включают известь, цемент и золу-унос, и обычно они основаны на кальции. Под воздействием воды они претерпевают как краткосрочные, так и долгосрочные химические изменения, приводящие к общему улучшению почвенной матрицы в отношении уменьшения набухания, повышения прочности на сдвиг и устойчивости к воздействию увлажнения и высыхания.
Методы стабилизации грунта
Метод виброуплотнения
Виброуплотнение — это общепризнанный метод улучшения состояния грунта для стабилизации зернистых грунтов, таких как сыпучие пески, гравий и некоторые гидравлические насыпи. Этот метод в основном используется для смягчения сейсмических воздействий и уплотнения на месте рыхлых песков глубиной до 30 метров. Водяная струя и горизонтальная вибрация виброфлота уплотняют рыхлый грунт до более плотного состояния и значительно улучшают несущую способность обработанного грунта. Метод виброуплотнения хорошо зарекомендовал себя для использования в проектах нефтебаз, портов и морских сооружений.
Виброуплотнение значительно снижает угрозу разжижения в случае землетрясений; уплотнение песка для создания прочного слоя основания Чрезвычайно эффективно при уплотнении песка и проектах по мелиорации земель. Виброуплотнение обеспечивает быстрое уплотнение сыпучих песков на месте до глубины до 30 метров и является одним из наиболее экономичных и устойчивых доступных методов улучшения грунта, при котором не образуются загрязнения и не требуется заполняющий материал.
Метод вакуумного уплотнения
Вакуумное уплотнение — это метод улучшения мягкости грунта, который успешно используется инженерами-геотехниками и специалистами компаний по улучшению грунта. Для этого не обязательно требуется дополнительная заливка, и вакуумные нагрузки 80 кПа или выше, как правило, могут поддерживаться столько, сколько требуется. Однако, если для достижения целевого улучшения грунта требуются нагрузки 80 кПа или более, поверх вакуумной системы может быть установлена дополнительная плата. Метод предварительной загрузки в вакуум дешевле и быстрее, чем метод дополнительной загрузки при эквивалентной загрузке в подходящих местах. Там, где подстилающий грунт состоит из проницаемых материалов, таких как песок или песчано-глинистый материал, стоимость метода будет значительно увеличена из-за необходимости разделять стенки на непроницаемые слои для изоляции вакуума.
Способ предварительной загрузки грунта
В зависимости от того, как применяется предварительная нагрузка, методы предварительной загрузки можно подразделить на предварительную загрузку с использованием насыпи, предварительную загрузку с использованием вакуумного давления и комбинированную насыпь, а также методы вакуумной предварительной загрузки. В дополнение к предварительному нагружению, PVDS также использовались для некоторых других относительно новых методов, таких как динамическое уплотнение глин. В обоих случаях основной целью использования PVDS является сокращение дренажного пути, чтобы можно было существенно сократить время, необходимое для уплотнения мягкого грунта или отвода избыточного давления поровой воды.
Метод остекловывания почвы
Технология остекловывания почвы использует тепло для расплавления, а затем отверждения вредных химических веществ в твердую массу стеклообразного материала. Его можно применять как на месте (витрификация in situ или ISV), так и над землей в очистном сооружении (ex-situ). ISV использует пространство, и между ними пропускается электрический ток, расплавляя почву между ними. ISV использует очень высокие температуры (от 1600 до 2000 ° C или пару, от 900 до 3650 ° F). Плавление начинается близко к поверхности дна и продвигается вниз. Процесс стеклообразования на месте очень похож на процесс ISV, за исключением того, что он проводится внутри камеры. Нагревательные устройства включают плазменные горелки и электрические печи для переноса. При использовании технологии плазменных горелок отходы подаются во вращающийся очаг; с помощью силы контролируется квадрат отходов и расплавленного материала в соответствии с аспектом. Во время вращения отходы перемещаются через плазму, генерируемую неподвижной горелкой.
Метод замораживания грунта
Замораживание грунта — это строительный метод, используемый в условиях, когда грунт необходимо стабилизировать, чтобы он не разрушался рядом с участками раскопок, или для предотвращения вымывания загрязняющих веществ, попавших в почву. Замораживание грунта используется по меньшей мере сто лет. Замораживание грунта также используется для создания региональных барьеров для грунтовых вод вокруг операций по добыче золота и других полезных ископаемых, нефтеносных песков или горючих сланцев. Это часто называют замораживанием грунта, промерзанием почвы или морозильной стеной. Процесс замораживания грунта включает в себя бурение и установку ряда относительно близко расположенных труб и циркуляцию охлаждающей жидкости по этим трубам.
Виброкаменные колонны
Виброкаменные колонны или опоры из заполнителя представляют собой массив колонн из щебня, устанавливаемых с помощью виброинструмента в грунт под предполагаемой конструкцией. Этот метод улучшения грунта также называется виброзамещением. Такие методы повышают несущую способность и дренаж почвы, одновременно снижая вероятность оседания и разжижения. Для улучшения состояния участка по всей площади изготавливаются каменные колонны в виде треугольной или прямоугольной сетки.
Метод механически стабилизированного грунта (MSE)
Механически стабилизированный грунт (MSE или армированный грунт) — это грунт, изготовленный с искусственным армированием. Его можно использовать для создания подпорных стен, опор мостов, дамб и дамб.[ Хотя основные принципы MSE использовались на протяжении всей истории. Стены MSE стабилизируют неустойчивые склоны и удерживают грунт на крутых склонах и при нагрузках на гребень. Поверхность стены часто изготавливается из сборных, сегментных блоков, панелей или георешеток, которые могут выдерживать некоторое неравномерное перемещение. Стены заполняются гранулированным грунтом, с армированием или без него, сохраняя при этом обратную засыпку грунта. В армированных стенах используются горизонтальные слои, обычно из георешеток. Армированная масса грунта вместе с облицовкой образует стену. Во многих типах MSE каждый вертикальный ряд фасции является врезным, тем самым обеспечивая отдельные ячейки, которые можно заполнить верхним слоем почвы и засадить растительностью для создания зеленой стены.
Способ забивания грунта гвоздями
Забивание грунтовых гвоздей — это метод стабилизации грунта, который может использоваться как на естественных, так и на вырытых склонах. Он включает в себя сверление отверстий для установки стальных стержней в поверхность откоса, которые затем заливаются на место. Сетка крепится к концам перекладины для удержания поверхности откоса в нужном положении. Они обычно используются в качестве восстановительной меры для стабилизации насыпи. Для забивки грунтовых гвоздей используются затертые, устойчивые к растяжению стальные элементы (гвозди) для укрепления грунтов на месте и создания гравитационной подпорной стенки для постоянной или временной поддержки земляных работ.Стенки грунтовых гвоздей обычно возводятся сверху вниз.
Заключение
При выборе методов стабилизации грунта необходимо повысить несущую способность, увеличить прочность на сдвиг и уменьшить оседание насыщенной средней глины, такое как замена грунта, предварительная загрузка вертикальными дренажами, каменными колоннами, стабилизация добавками и термическими способами.