Метод замораживания грунта

Замораживание грунтов применяется при сооружении глубоких котлованов или шахт. При замораживании прилегающего массива грун­та образуется вертикальная водонепроницаемая стенка, под защитой которой осуществляется его разработка.

Применение метода замораживания грунта становится все более целесообразным по мере увеличения глубины сооружаемого котлована. При глубинах более 35 м метод замораживания является единственно возможным. Этот метод может также применяться в мелкозернистых грунтах, в которых химическое инъецирование весьма сомнительно. Однако он является весьма энергоемким и дорогим.

Применение метода рассчитано исключительно на замораживание грунта вокруг сооружаемого котлована. При повышенном поступлении воды в котлован необходимо сооружение вокруг него специального ограждения, стенки которого могут быть замороженным грунтом. Дно котлована должно быть покрыто слоем бетона или защищено инъекци­онным раствором, образующим водонепроницаемую завесу. Проблема

Рис. .9. Создание горизонтальных вдонепроницаемых слоев (завес)

а - водонепроницаемый слой в ши­роком котловане со шпунтовым ограж­дением; б — водонепроницаемый слой в котловане, ограниченном стенками в грунте; 1 — стальной шпунт; 2 — уплот­няющий водонепроницаемый слой; 3 - инъекционный анкер; 4 — сваи после удаления инъекционных труб; 5 - стен­ка-прорезь толщиной 0,7 м; 6 – дренаж

тичным является применение метода замораживания в условиях силь­ных течений грунтовых вод, так как притекающий поток воды будет непрерывно подводить новые количества тепла. Эффективность метода замораживания в этих условиях зависит от количества подводимого тепла и скорости потока грунтовых вод.

Преимуществом метода замораживания грунта является то, что после сооружения котлована и прекращения подачи охлаждающего раствора грунт возвращается в первоначальное естественное состояние без каких-либо нарушений и изменений.

Для строительства глубоких котлованов применяется двухэтапное и одноэтапное замораживание.

Двухэтапное замораживание грунта. На расстоянии от 0,5 до 1,0 м от края котлована (в некоторых случаях на расстоянии от 1,0 до 1,3 м) в грунте пробуриваются скважины диаметром от 150 до 250 мм. Так как извлечение труб при бурении скважины на большую глубину крайне затруднительно и дорого, то бурение осуществляется без обсадных труб с применением тиксотропных жидкостей. В каждое из пробуренных отверстий затем вводятся закрытые с нижнего конца стальные трубы, которые называются замораживающими.

Оборудование, необходимое для замораживания грунта, состоит из морозильной установки, одного расположенного в котловане холодиль­ника для двойной системы труб охлаждения и замораживающих ко­лонок.

В двухэтапном процессе замораживания грунта применяется охлаж­дающая жидкость как среда для передачи и переноса охлаждающего реагента. В компрессорной установке производится сжатие охлаждающе­го реагента* которым может быть аммиак или углекислый газ. При этом происходит сильное нагревание газа. В присоединенном последова­тельно конденсаторе газ охлаждается водой при этом происходит его переход в жидкое состояние. Затем эта жидкость вводится в трубы ох­ладителя т.е. в скважины, в которых давление снижается, и жидкий газ переходит опять в газообразное состояние. Во время этого процесса происходит интенсивный отбор тепла от стенок труб и окружающей породы. Трубчатый шланг находится в специальном рефрижераторе, запол­ненном охлаждающей жидкостью, которая вследствие отбора тепла охлаждается до требуемой температуры.

Охлаждающая жидкость при помощи насоса прокачивается через подводящие и кольцевые трубопроводы диаметром от 60 до 100 мм и

движется по ним со скоростью от 0,5 до 0,7 м/с, достигая подошвы труб, опущенных в скважины. По трубам относительно большего диаметра жидкость затем поднимается вверх со скоростью от 0,03 до 0,05 м/с и возвращается в кольцевой трубопровод, откуда опять направляется в замораживающие колонки (рис. 9)

При медленном подъеме охлаждающей жидкости по трубам в сква­жинах от окружающего их грунта отнимается тепло. В качестве охлаж­дающей жидкости может применяться двойное соединение хлорида и гидроксида с температурой замерзания —35°С или хлорид кальция. Охлаждающая жидкость, средства охлаждения и производительность ох­лаждающей установки должны соответствовать друг другу.

Одноэтапное замораживание грунта. При применении этого способа охлаждающее свойство используемой жидкости передается на специаль­ный охлаждающий раствор, используемый в качестве теплоносителя. В связи с этим в трубы, опущенные в скважины, нет необходимости вставлять внутренние трубы, обеспечивающие подачу раствора к ниж­ним точкам. Жидкий хладонт при давлении от 6,5 до 7 МПа подводится к закрытым охладительным трубам, опущенным в скважины. Там ра­створ переходит в газообразное состояние под давлением от 0,6 до 7 МПа. В начале процесса замораживания эта жидкость отсасывается компрессором и уплотняется, затем охлаждается и переходит в жид­кое состояние. Жидкая охлаждающая среда затем вводится в трубы- охладители в скважинах, где переходит опять в газообразное состояние. При этом от окружающего скважину грунта интенсивно отбирается теп­ло, обеспечивающее его замораживание. Жидкость, перешедшая в газо­образное состояние, начинает движение по новому кругу.

25. Особенности строительства на скальных грунтах

Выбор фундамента для скального грунта Скальный грунт является сплошным массивом, который обладает высокой прочностью и не размягчается под действием жидкости. Грунт никогда не сжимается и не подвергается промерзанию. Несущая способность грунта делает скалу надежным местом для постройки дома. Узнайте какой фундамент можно использовать и как его заложить на скальном грунте.

1 Виды скальных грунтов и их характеристика

Существует три основные породы скального грунта:

Гранит – самый популярный материал, используется в строительстве и отделке. Отличается особой прочностью, долговечностью. Он образуется из изверженной магмы, которая залегает в глубине земной коры.

Песчаник – обмолочные зерна, связанные минеральным веществом, преимущественно цементом. Осадочная горная порода образуется при разрушении. Обладает высокой пористостью, применяется в строительстве как стеновой материал.

Известняк – осадочная горная порода, состоит из кальцита. Известняк не размывается водой и не деформируется при строительстве. Достоинства и недостатки скального грунта Достоинство скального грунта заключается в том, что скала служит крепким основанием для дома: в составе скалы отсутствует песок и глина, что делает скальный грунт очень прочным; скальный грунт не пропускает влагу и не является пучинистым; в холодное время года исключено воздействие сил пучения на основание фундамента. Благодаря этому можно не опасаться движения почвы и фундамента, а также разрушения строения. Скальный грунт очень прочный — способен выдерживать давление около 120 МПа (Мега Паскаль).

Недостаток скального грунта состоит в том, что из-за прочности породы очень трудна разработка скалы: требует применения специальной техники; не позволяет соорудить подвал и цокольный этаж; проблематична подводка к дому коммуникаций и дренажной системы (водопровода). Фундамент на скальном грунте может заглубляться не больше, чем на 50 см. Если есть вероятность бокового сдвига скалы, то потребуется разработка грунта для углубления фундамента.

2.Выбор фундамента для скального грунта

При заложении фундамента на скальном грунте используют ленточный или столбчатый фундамент.

1.Ленточный заглубленный фундамент на скале используется только в том случае, если скальный грунт не представлен сплошной скалой и возможно заложение фундамента на глубину 70-80 см. При использовании заглубленного фундамента необходимо сделать разработку грунта. Она включает в себя следующие процессы: выемка грунта, создание котлована под фундамент, выравнивание грунта на участке, рытье необходимых канав и траншей. После разработки грунта укладывают песчаную подушку глубиной 30 см. Далее, размещают слой гидроизоляции. Выполняют опалубку и армирование арматурными стержнями, которые обработаны антикоррозионной пропиткой. Опалубку производят из деревянных брусков, досок и фанеры. Опалубку выравнивают по горизонтали и вертикали. А затем готовую конструкцию заливают бетонной смесью и оставляют на две недели. 2.Мелкозаглубленный ленточный фундамент.

Мелкозаглубленная лента укладывается на глубину 30 см. Отличие ленточного фундамента от мелкозаглубленного — в глубине заложения фундамента. Поэтому этапы возведения аналогичны, за исключением разработки грунта и укладки песчаной подушки. Если скальный грунт ровный и без резких перепадов в высоте, то армирование можно не делать. Песчаную подушку так же можно исключить.

3.Столбчатый фундамент – оптимальный выбор для скального грунта. Столбчатый фундамент с ростверком представлен опорами, отлитыми бетоном в углублениях. Преимущества столбчатого фундамента: быстрый срок изготовления; небольшой расход материалов; минимальная разработка грунта; устойчивость на скале. Дом, который строится на столбчатом фундаменте, не предусматривает наличие подвала.