Улучшение грунтовых свойств для надежного основания фундамента

Носителю грунта свойственна важная характеристика — способность выдерживать максимальную нагрузку без излишней деформации и осадки слоя почвы.

Знание этого свойства полезно инженерам и строителям при принятии решений о типе фундамента и способах возведения строений.

Понятие несущей способности варьируется в зависимости от контекста. Часто её понимают как максимальную нагрузку на единицу площади, которую грунт способен выдержать без разрушения. В данном определении «разрушение» означает нежелательные деформации или осадку, вызванные приложенной нагрузкой.

Знание несущей способности – критически важное условие для успешного завершения строительства.

Строительство создает большие нагрузки на почву. Если нагрузка превысит ее возможности, это может причинить большой ущерб. Недостаточная несущая способность грунта может разрушить фундамент здания, что приведет к серьезным последствиям: обрушению, угрозе жизни людей и большим финансовым потерям.

Знание несущей способности грунта важно на всех стадиях стройки – от подбора участка и проектирования до реализации и эксплуатации сооружения.

Руководствуясь этой особенностью, специалисты по проектированию способны делать взвешенные выводы о соответствующих стройматериалах, конструкции фундамента, способах подготовки участка, глубине земляных работ и материале для обратно засыпки.

Факторы, влияющие на несущую способность

Для повышения плодородия почвы необходимо выяснить ее показатели.

Максимальная нагрузка, которую может выдержать участок грунта без разрушений от сдвига или excessive деформации, называется несущей способностью.

Тип и состав почвы

Тип и состав почвы оказывают влияние на её способность выдерживать нагрузку. Различные типы грунтовМатериалы, подобные глине, песку и гравию, обладают разными характеристиками, определяющими крепость и грузоподъемность. глинистые грунты Дорожные покрытия, выполненные из материала, отличаются большей несущей способностью по сравнению с песчаными в связи с высоким уровнем сцепления.

Различные составы почвы, например содержание органических веществ, могут влиять на несущую способность. Органическое вещество может способствовать разрушению частиц почвы под давлением, что снижает её прочность и несущую способность.

Глубина и мощность слоев почвы

Глубина и мощность слоя почвы также важны для определения его грузоподъемности. Обычно более глубокие слои обладают большей грузоподъемностью по сравнению с неглубокими, так как испытывают меньше деформации под воздействием нагрузки.

Толщина верхнего слоя почвы имеет большое значение, так как он обычно сформирован из более рыхлого материала с меньшей степенью уплотнения по сравнению с расположенными ниже слоями.

Содержание воды и уровень насыщения

Содержание влаги и степень насыщенности оказывают решающее влияние на прочность почвы, так как давление воды в порах может существенно уменьшить её способность противостоять деформации при воздействии нагрузки.

Плотность почвы часто приводит к уменьшению сцепления частиц, вследствие чего грунт становится более неустойчивым из-за ослабления сил трения между отдельными частицами.

Плотность и уплотнение почвы

Плотность почвы определяет ее грузоподъемность, завися от того, как компактно расположены частицы и насколько хорошо они связаны друг с другом.

Слишком рыхлый или недостаточно уплотненный грунт может спровоцировать повышенное деформирование и ослабить его способность выдерживать нагрузку. Точно так же переуплотнённые или слишком плотные почвы также снижают несущую способность из-за уменьшения… дренажа воды и воздуха в слои почвы.

Методы повышения несущей способности

Методы стабилизации грунта

Стабилизация грунтов — ключевой фактор повышения его грузоподъёмности.

Одним из методов ее улучшения является химическая стабилизацияПроцесс включает смешивание с землей таких веществ, как известь, цемент или битум, для запуска реакции, укрепляющей почву. Полученная смесь становится более прочной и жесткой, позволяя строить объекты с большей устойчивостью.

• Механическая стабилизация Один из способов увеличить несущую способность почвы — добавить туда гравий, щебень или песок, чтобы сформировать прочное основание под строениями.

Способ формирует более прочную основу, равномернее распределяя нагрузку и снижая деформации или усадку.

• Биологическая стабилизация Технология основана на применении растений для укрепления грунтов. Корни растений проникают в почву, усиливая ее структуру и повышая сопротивление деформации под воздействием нагрузки. Растительность способна контролировать эрозию и улучшить дренаж за счет снижения объема стока воды.
• Динамическое уплотнение Этот метод подразумевает многократное опускание тяжелых грузов на землю до тех пор, пока почва не станет плотной. Уплотнение помогает увеличить плотность за счёт разрушения слабых слоев и уменьшить избыточное содержание воды.
• Виброуплотнение Машины передают вибрационные силы виброзонамдам, которые устанавливают в рыхлые грунты на строительной площадке с интервалами. Вибрации «разжижают» почву, провоцируя ее оседание и уплотнение до более стабильного состояния.

• Затирка В него входит внесение цементного материала в грунт для заполнения трещин, пор и пустот. После застывания раствор соединяется с частицами земли, формируя более прочную массу, устойчивую к высоким нагрузкам.

Применение данных способов увеличения несущей способности почвы существенно уменьшает возможность просадки оснований под воздействием нагрузки. Кроме того, такие методы выигрышны с точки зрения стоимости использованных материалов и необходимого количества труда.

Практическое применение увеличения грузоподъёмности

Применение геотекстиля в сооружении дорог

Геотекстиль Проницаемая ткань из полиэстера, полипропилена или других материалов укрепляет почву и стабилизирует грунт. В дорожном строительстве геотекстиль увеличивает несущую способность за счет распределения нагрузки по большой площади. Также материал предотвращает эрозию почвы и улучшает дренаж.

Успешное применение геотекстиля в дорожном строительстве демонстрирует Национальный проект развития автомобильных дорог Индии. Проект предусматривал строительство 400-километровой автомагистрали через неустойчивые грунты, склонные к оползням. Геотекстиль повысил несущую способность почвы и предохранил ее от возможных оползней, сделав дорогу безопасной и стабильной.

Применение виброзамещения при возведении фундаментов сооружений.

Виброзамещение – это способ улучшения грунта, применяемый для повышения его несущей способности и уменьшения риска осадки при строительстве фундамента.

В сингапурском проекте интегрированного курорта Marina Bay Sands виброзамену применяли для усиления опоры фундамента трех башен высотой в 55 этажей, построенных на улучшенных землях с отложениями мягкой морской глины. Эта техника увеличила несущую способность грунта до 300%, что позволило построить безопасную и устойчивую башню.

Метод глубокого перемешивания грунтов применялся при расширении порта.

Метод глубокого смешивания грунта — способ улучшения свойств почвы и несущей способности. Для этого механически смешивают цемент или другие вяжущие вещества с глубокими слоями мягких грунтов при помощи специального оборудования, например, шнеков или буров.

В проекте расширения порта Окленд в Новой Зеландии этот метод применялся для улучшения качества грунта под новый контейнерный терминал. Смешивание грунта с цементом вместе с методом глубокого смешивания помогло повысить несущую способность почвы и уменьшить риск просадки, обеспечив устойчивое основание для терминала и безопасную работу порта.

Видео: Повышаем прочность почвы — суперсовет!

Заключение

С развитием технологий и созданием новых материалов для фундаментов и конструкций всегда будет актуальна работа по повышению прочности грунтов и их выносливости.

В качестве направления работы может выступать создание новых, менее вредоносных для окружающей среды способов химической стабилизации, альтернативных применяемым сегодня, например, обработке известью.

Могут рассмотреть возможность улучшения методов динамического уплотнения для сокращения расходов и повышения прочности грунтов.

Исследования смогут углубить наши знания о воздействии разных типов и составов грунта на несущую способность, что даст возможность делать более точные прогнозы и проектировать надежные и долговечные фундаменты для любых строительных объектов.