Выбор метода улучшения свойств грунтов

Министерство  Образования и Науки РФ

 Ростовский  Государственный Строительный Университет 

Кафедра технологии строительного производства 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа:

«Выбор  метода улучшения свойств грунтов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент гр. П-558

 Бабайлов  С.В. 

Проверил: канд. техн. наук, доцент

Жолобов A. JI. 
 
 
 
 
 

Ростов-на-Дону

2011 г.

 

Содержание:

1. Введение
2. 1 раздел: Возможные варианты технологии; краткая характеристика возможных методов.
3. 2 раздел: Факторы, влияющие на выбор варианта технологии.
4. 3 раздел: Нормализация значений локальных критериев и обоснование выбора варианта технологии.
5. 4 раздел: Подробное описание выбранной оптимальной технологии.

 
 

 

  Введение

  Факторы, влияющие на выбор строительной технологии.

  Данные  необходимые для осуществления  обоснованного выбора можно разделить  на 4 категории:

1. Информация о доступных вариантах
2. Информация о критериях выбора
3. Информация о приоритетности критериев
4. Информация о внешней среде

  Фактор - это движущая причина, сила какого-либо процесса, явления, определяющая его  характер или отдельные ее черты.

  Доказано  существование трех внутренних факторов и трех внешних факторов, которые  могут влиять на выбор технологии. При этом внутренние (целевые факторы) относят непосредственно к технологии, применяемому оборудованию и состоянию  конструкции. А внешние (ограничивающие) - к исходному состоянию конструкции  до ремонта, условиям производства строительных и ремонтных работ и дальнейшей эксплуатации конструкции.

  К внутренним факторам относится:

• эффективность технологии - это совокупный показатель, характеризующий результативность применения технологии;
• качество оборудования - это совокупный показатель достоинств применяемого оборудования;
• качество строительной конструкции - это совокупность свойств конструкций, обуславливающих ее пригодность выполнять свои функции

  К внешним факторам относятся:

• недостоверность информации о состоянии ремонтируемой конструкции. Это фактор, вызывающий увеличение стоимости и трудоемкости ремонта конструкции из-за необходимости устранения в ней трудно выявляемых дефектов и повреждений;
• производственный фактор — фактор, существенно усложняющий условия производства работ вследствие внезапного ухудшения погоды и (или) сбоев в материально-техническом снабжении объекта;

  эксплуатационный  фактор - это фактор, существенно  снижающий надежность конструкции  в случае ухудшения условий ее эксплуатации.

  К внутренним факторам относится:

• Эффективность технологии - безотходность, диагностическое обеспечение, загрязняемость атмосферного воздуха, материалоемкость устройства и ремонта, стоимость устройства и ремонта, травмоопасность, трудоемкость работ
• Качество оборудования - пожароопасность, стоимость оборудования, транспортабельность оборудования
• Качество конструкции - долговечность, ремонтопригодность, эстетичность

 
 

  К внешним факторам относятся:

• Недостоверность информации о состоянии строительной конструкции — наличие скрытых механических повреждений (трещины, сколы), деструкция материалов внутренних слоев
• Производственный фактор - опасность ветреной, дождливой погоды, зимнее условие производства работ, перебои в снабжении материалами и электроэнергией
• Эксплуатационный фактор - опасность деформации опорных поверхностей и т.д.

  Выбор допустимых технологии решения позволяет  выбрать из множества известных  решений, те решения, которые могут  быть применены на объекте, т.е удовлетворять  условию допустимости. 

Раздел 1: Возможные варианты технологии. Краткая  характеристика методов.

   В практике строительства сооружений различного назначения иногда бывает экономически целесообразным не прорезать  фундаментами значительную толщу слабых грунтов, а использовать последние  в качестве оснований, предварительно укрепив их тем или иным способом с целью повышения несущей  способности. Грунты укрепляют как  для повышения их прочности, так  и для уменьшения сжимаемости  и просадочности.

     Методы искусственного укрепления  грунтов находят достаточно широкое  применение в промышленно-гражданском  строительстве. В мостостроении  их применяют редко, преимущественно  при усилении фундаментов существующих  сооружений. Используемые в практике  фундаментостроения многообразные  способы искусственного повышения  несущей способности грунтов  можно свести к следующим основным  методам: уплотнение грунтов;  закрепление грунтов; замена слабых  грунтов.

     В настоящее время достаточно  хорошо освоены и широко применяются  механическое уплотнение, цементация  и силикатизация грунтов, в  меньшем объеме — обжиг и  электрическое закрепление грунтов  и пока редко — смолизация.

Цементация.

  Для повышения несущей способности  грунтов в основании фундаментов, а также для прекращения или  уменьшения фильтрации воды под гидротехническими  напорными сооружениями применяют  цементацию. Сущность этого способа  заключается в нагнетании в поры укрепляемого грунта цементного раствора, при отвердевании которого значительно  увеличивается прочность и водонепроницаемость  основания.

    Способ цементации применим для  закрепления грунтов, размеры  пор которых обеспечивают свободное  проникание частиц цемента. Наибольший  эффект получается при цементации  крупнообломочных грунтов, крупных  и средней крупности песков  с коэффициентом фильтрации от 80 до 200 м/сут. Цементация трудноосуществима  в мелких песках и совсем  непригодна для укрепления илистых,  супесчаных, суглинистых и глинистых  грунтов. Трещиноватые скальные  грунты можно цементировать только  при ширине трещин в них  более 0,1 мм.

    Для цементации применяют цементные  или цементно-песчаные растворы  состава от 1:1 до 1:3. Раствор нагнетают  под давлением 0,3—1 МПа растворонасосами  или пневмонагнетателями через  предварительно заглубленные трубки-инъекторы  диаметром 33—60 мм, имеющие в нижней  части отверстия диаметром 4—6  мм. Радиус действия инъекторов  ориентировочно принимают для  трещиноватых скальных грунтов  1,2—1,5 м, для крупнообломочных  грунтов 0,75—1 м, для крупных  песков 0,5—0,75 м, для песков средней  крупности 0,3—0,5 м.

    Расход раствора составляет 20—40% объема закрепляемого грунта. Упрочнение  грунта наступает после схватывания  цемента. Закрепленный песчаный  грунт вблизи инъектора на 28-е  сут имеет предел прочности  на сжатие 2—3 МПа. С изменением  радиуса закрепления от 0,4 до 1,2 м  предел прочности на сжатие  зацементированного песка в крайних  слоях меняется от 2 до 0,9 МПа.

 Силикатизация.

  Так как суспензия из взвешенных в  воде частиц цемента не может проникнуть в грунты с мелкими порами, для  закрепления таких грунтов применяют  силикатизацию. Известны два способа  силикатизации грунтов—двухрастворный и однорастворный.

    Сущность двухрастворной силикатизации  заключается в образовании связывающего  частицы грунта вещества—геля  кремниевой кислоты—в результате  реакции между растворами силиката  натрия (жидкого стекла) и хлористого  кальция. Эта реакция подобна  процессу образования песчаников  в природных условиях, но происходит  значительно быстрее. Наиболее  интенсивно реакция протекает  в течение первых двух часов  нагнетания раствора в грунт,  а затем замедляется. Через  10 сут прочность закрепленного  грунта достигает 70—80% той, которая  бывает после завершения процесса—примерно  через 90 сут. Двухрастворную силикатизацию  применяют для укрепления крупных  и средней крупности песков  с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут. Радиус закрепления  таких песков в зависимости  от значения коэффициента фильтрации  изменяется от 0,3 до 1 м, а предел  прочности закрепленных грунтов  на сжатие через 28 сут составляет 1,5—5 МПа.

    Однорастворную силикатизацию используют  для закрепления мелких песков  и плывунов с коэффициентом  фильтрации 0,3—5 м/сут. Радиус  закрепления таких грунтов 0,3—1  м, а предел прочности на  сжатие закрепленных грунтов 0,4—0,5 МПа. Для упрочнения грунтов используют один раствор, состоящий из жидкого стекла и фосфорной кислоты.

Уплотнение  просадочных грунтов  предварительным  замачиванием.

    Уплотнение просадочных лессовых  грунтов предварительным замачиванием  основывается на учете способности  их при замачивании самоуплотняться  под действием собственного веса  грунта. Уплотнение просадочных  грунтов от собственного веса  происходит в результате снижения  прочности грунтов при увлажнении  и проявляется с некоторой  глубины, на которой напряжения  от собственного веса водонасыщенного  грунта превышают величину начального  просадочного давления. Вследствие  этого предварительное замачивание  обеспечивает уплотнение просадочных  грунтов только в пределах  их нижней толщи, а верхние  слои грунта остаются неуплотненными.

    Просадки грунтов от собственного  веса, в том числе горизонтальные  перемещения в процессе уплотнения  их предварительным замачиванием, проявляются в полном соответствии  с закономерностями развития  просадочных деформаций.

    В результате уплотнения просадочных  грунтов предварительным замачиванием  происходит повышение объемной  массы скелета грунтов в нижних  слоях до состояния, соответствующего  напряженному состоянию от собственного  веса грунта (рис. 69). Существенно  повышается объемная масса скелета  (0,15— 0,2 т/м3) с глубины 6—9 м,  начиная с которой наблюдается  просадка грунта от собственного  веса. Повышение  в верхних  слоях на 0,02—0,05 т/м3 происходит  под влиянием горизонтальных  перемещений, развивающихся при  просадке грунтов от собственного  веса.

    Одновременно с увеличением степени  плотности грунтов при предварительном  замачивании повышаются их прочностные  характеристики и снижается сжимаемость.

    После окончания предварительного  замачивания и стабилизации просадки  устанавливается равновесие между  действующим давлением в массиве  грунта, его прочностными и деформационными  характеристиками в водонасыщенном  состоянии. Но с увеличением  давления, например от нагрузки  фундаментов, это равновесие нарушается  и в зоне развития дополнительных  напряжений происходят дальнейшее  уплотнение и просадка грунта. Поэтому при передаче на массив  уплотненного грунта дополнительных  давлений от веса возводимых  сооружений уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием должно комбинироваться с другими методами, позволяющими устранить просадочные свойства грунтов в пределах деформируемой зоны от нагрузки фундаментов. 

 

  2 раздел: Факторы,  влияющие на выбор  варианта технологии.

  Внутренние  факторы.