Сравнение с геополимерным инъектированием

Методы укрепления грунта и фундаментов

Существует ли оптимальный способ надежного и практичного решения этой задачи?
Грамотное обустройство основания под любым сооружением – крайне ответственная задача, решать которую должны опытные и квалифицированные специалисты. В этом обзоре приводятся сведения о различных методах укрепления грунта, о преимуществах и недостатках различных подходов. Приводятся примеры, в каких случаях требуется укрепление грунтового слоя, и рассматривается вопрос: существует ли оптимальный способ надежного и практичного решения этой задачи.
В процессе возведения или ремонта различных строений нередкой проблемой становится недостаток прочности грунта под сооружением.

И в этом недостатке таится нешуточная опасность: недостаточно прочный фундамент может не вынести всю массу тяжелого сооружения, принимая ее на себя целиком.
Любое грунтовое основание можно отнести к одной из двух основных категорий – стабильный либо нестабильный грунт. Первые отличаются плотной и сухой структурой, которая хорошо переносит даже очень существенный вес сооружения.

Второй тип нуждается в дополнительных мерах для улучшения и обеспечения надежного фундамента будущей или уже существующей постройки.
Обидно наблюдать подобные проблемы

1. Признаки проблем с грунтовым основанием

О проблемах с фундаментом могут говорить различные признаки, в том числе:

  • Проседают плиты полов
  • Трескаются стены
  • Просел фундамент
  • Кренится фундамент
  • Образовались трещины в фундаменте
  • Строение накренилось, заметен перекос железобетонных конструкций
  • Просел пол под оборудованием
  • Колонны покрываются трещинами
  • Разрушаются несущие конструкции здания
  • Пошли трещины на потолке

Следует подчеркнуть, что заранее и правильно подготовленный фундамент, и основание грунта позволяет избежать большинства этих неприятных последствий.

2. Когда необходимо уплотнять грунт

Укреплять основание необходимо как в ходе реконструкции уже существующих построек, так и в ходе возведения новых сооружений. При восстановлении построек необходимы предварительная техническая экспертиза и геофизическое обследование объекта.

Наиболее характерными причинами ухудшения эксплуатационных характеристик сооружений являются:

  • Техногенные поломки и аварии инженерных коммуникаций;
  • Ухудшенные геологические показатели участка по истечении времени;
  • Рост нагрузок на почву после реконструкционных работ, масштабной перепланировки и т.д.;
  • Изменение суммарной нагрузки после постройки нового сооружения в непосредственной близости от уже имеющегося строения;
  • Проседание грунтового слоя под воздействием грунтовых вод натурального и техногенного происхождения (подмывание грунта);
  • Некачественная утрамбовка основания;
  • Деформация грунтового слоя вследствие сооружения поблизости котлована под новое сооружение (а также земляные и свайные работы);
  • Динамические и вибрационные нагрузки, вызванные различными работами рядом с сооружением;
  • Не единообразное устройство фундамента строения;
  • Промерзший грунтовый слой, что ведет к его деформации;
  • Деформированный, треснувший, осыпающийся фундамент;
  • Механическая суффозия грунтов
  • Нежелательные биологические и органические процессы в грунте;
  • Частая смена погодных условий, влажности и температур;
  • Регулярное вибрационное воздействие;
  • Сейсмические колебания;
  • Разнородное основание на участке под сооружением;
  • Сжимающаяся глинистая почва под основанием;
  • Пучение грунта.

Если планируются строительно-монтажные работы по возведению новой постройки необходимо провести предварительные инженерно-геологические обследования. Способ укрепления грунтового слоя избирается комплексно в соответствии с техническим проектом постройки фундамента.
Геофизические обследования георадарным методом

3. Сравниваем разные способы уплотнения основания

Для того чтобы укреплять фундаменты, в наши дни используются различные технологии и средства. Их очень много, и перечислить все непросто, назовем основные из них.

1. Механические способы:

Усиление ж/б сваями. Этот способ базируется на укреплении грунтового слоя, сквозь который проходят железобетонные сваи, достигающие более плотного основания. Это позволяет распределять нагрузку в вертикальном направлении вдоль железобетонных свай, надежно зафиксированных в грунтовой толще. Эта технология требует дорогого специализированного оборудования и просторного участка для строительных работ.

Усиление грунтовыми сваями. Чтобы сформировать эти сваи, сначала нужно пробурить скважину, в нее засыпают различные специальные наполнители. Утрамбовка таких свай осуществляется слой за слоем. Эта технология является наименее затратной по деньгам и приносит наименьший вред окружающей среде.

Утрамбовка, вибрационная обработка и засыпка нового грунта. Эти технологии чаще всего применяют, когда слой сравнительно невелик и от него требуются определенные эксплуатационные характеристики. Грунт трамбуют при помощи катка гладкой или кулачковой конструкции, вибрационными плитами и прочими приспособлениями. Если использовать данную технологию нет возможности, то зачастую после извлечение слабого грунтового слоя его заменяют на более надежный.

Предварительное замачивание. Эта методика помогает предотвратить усадку фундамента. Чаще всего эту технологию применяют при возведении новых сооружений на достаточном расстоянии от уже существующих построек, чтобы не повредить их фундаменты.
Предварительное обжатие. Применяется, чтобы осушить пропитанной влагой грунт, соорудив на нем временную насыпь, которая уплотняет подлежащий слой и вытесняет из него воду. Важно, чтобы давление временной насыпи было сильнее, чем вес планируемой постройки. Другой способ обжатия – понизить грунтовые воды, откачав их через скважины либо дренажным способом.

Поддомкрачивание. Как видно из названия, данный метод базируется на применении домкратной техники, с помощью которой можно отчасти решить проблему. Однако эта технология имеет и свои специфические минусы: для использования домкрата необходимо раскопать грунтовый слой, что может спровоцировать новые нежелательные просадки. И этот подход едва ли можно считать достаточно эффективным, потому что характеристики грунта при этом не изменяются.

Установка железобетонной обоймы. Устройство железобетонных обойм выполняют в тех случаях, когда на отдельных участках фундамента прочность кладки нижележащих слоев меньше прочности вышележащих. При устройстве односторонней железобетонной обоймы поперечные арматурные стержни анкеруют в ранее просверленные гнезда в теле фундамента, а затем к ним крепят арматурные сетки.

2. Укрепление грунта конструктивными элементами

Данный подход базируется на укреплении грунта прочными элементами и материалами. Уплотнение может проводиться как поверхностно, так и глубинным способом. Чаще всего применяются нижеследующие приспособления:
Грунтовые подушки. Способ подразумевает замену грунта со слабонесущими свойствами на малосжимаемый. Обычно используют песок, щебень, шлак. Такой фундамент необходимо уплотнить, чтобы он не оседал в дальнейшем.

Шпунтовые ограждения. Эту технологию применяют, чтобы слабонесущий грунт не выпирал из-под фундамента, для этого по периметру последнего выстраивается ограждение из свай, достигающих плотного грунтового слоя.

Армирование. Данный подход дает возможность сделать грунт прочнее и предотвратить просадку. Технология основана на введении в грунт специальных элементов высокой прочности, обеспечивающих нужные свойства фундамента. Элементы могут быть из следующих материалов:
  • бетон;
  • железобетон;
  • грунтоцемент;
  • цементно-песчаный раствор и т.д.

Противофильтрационные завесы. Эта методика используется, чтобы предотвратить фильтрацию грунтовых сквозь массив основания. Технология подразумевает закачку тиксотропной суспензии в заранее пробуренные скважины.
Георешетка. Укрепляющая фундамент решетка – трехмерное сооружение из перфорированной ленты. Она хорошо фиксирует фундамент, с целью чего пространство внутри нее заполняют грунтом или специальными веществами. Слой укрепленного таким образом грунта обычно не превышает 25 см.

Геотекстиль. Эту методику применяют для многослойного укрепления грунта. Этот материал пропускает влагу, но предотвращает перемешивание слоев, обеспечиваю оптимальное распределение нагрузки между ними.

Геосетка. Эта технология позволяет растянуть нагрузку на грунт под фундаментом. Сетка – довольно редкий выбор, обычно она сочетается с иными конструкционными решениями.

Необходимо отметить, что методика армирования является достаточно дорогостоящей, поэтому профессионалы все чаще отдают предпочтение более современным подходам, о которых будет сказано в разделе «физико-химические способы».

3. Физико-химические способы

Силикатизация (силикатирование). Одним из простейших способов является закачка жидкого стекла в грунтовый слой. Для этого также применяются предварительно пробуренные скважины и трубы для подачи состава. Силикатирование позволяет заметно укрепить основание, но его морозостойкие качества оставляют желать лучшего.

Цемент и инъекции. Этот способ используется, чтобы обеспечить основанию нужные характеристики, добавляя в него цемент. Технологически процесс заключается в смешивании грунта с цементным раствором. С этой целью используют шнековый бур с подводящей штангой. Работающий шнек закачивает цементный раствор, который смешивается с грунтовым слоем. Этот метод недорог и результативен, им часто пользуются, когда грунт имеет повышенную влажность.

Цементация под давлением или Jet grouting. Метод струйной цементации подразумевает подачу цементного раствора под большим напором. Это позволяет одновременно и «пробивать» грунтовый слой, и насыщать его укрепляющим раствором. Технология требует наличия специального оборудования, ввиду его тяжести и крупных размеров затруднительно применять внутри помещений.

Глинизация. В рамках данной методики в грунт нагнетают глинистую суспензию, что предотвращает фильтрацию влаги фундаментом. Глина придает водоупорные свойства грунту. Этот способ применяется, если скорость течения грунтовых вод невелика, чтобы глину не вымывало.
Смолизация. Эта методика основана на инъекции в грунт синтетических смол с отвердителями. Ее применяют, чтобы укрепить пылеватые, песчаные грунты и суглинки. Введение смол может осуществляться как вертикально, таки горизонтально.

Выделяется модернизированный метод — композитно-геополимерное инъектирование. Технология, можно сказать, с «искусственным интеллектом», так как попадая в грунт, сама находит разуплотнения в грунте, вбирая в себя песок, гравий, суглинки, таким образом создавая новый композитный усиленный слой грунта. Подробнее о методе пойдет ниже.

Битумизация. Данный способ также помогает сократить фильтрующие характеристики фундамента, он подходит для участков, где скорость течения грунтовых вод достаточно велика. Производится битумизация горячим либо холодным способом, при этом применяется либо расплав битума, либо битумная эмульсия. Эти вещества формируют водонепроницаемую преграду в грунте.

Термообработка. Данную методику применяют, чтобы укрепить фундаменты там, где велика вероятность просадки основания. Технология основана на сжигании топлива в заранее подготовленной скважине, в которую закачивается для этого воздух. Эта технология дает возможность зафиксировать грунт в радиусе свыше 2 м от скважины.
Цементация под давлением (Jet grouting)
Наряду с перечисленными выше технологиями, существует немало других технических решений, используемых для упрочнения различных оснований. Специалисты компании Geolift ответят на любые ваши вопросы по этой теме и посоветуют наиболее подходящее решение.

Как видим, разнообразие методик велико, и каждая из них обладает как собственными недостатками, так и неоспоримыми преимуществами. Как в таком случае не ошибиться с выбором?

4. В поисках оптимального подхода

Существует ли оптимальная методика решения проблемы? Да, это современная методика из категории физико-механических решений. Наряду с прочими технологическими решениями, в наше время появился инновационный и высокоэффективный способ, основанный на технологиях и материалах 21 века. Называется он «композитно-геополимерное инъектирование» (КГИ, англ. Geopolymerinjection). К нему прибегает немало компаний, но наряду с прочими свойствами этого метода следует отметить, что есть разница между инъекционными специальными составами, используемыми разными исполнителями работ.

Собственно, метод был разработан учеными в далеком 1975 году, но активно применяется с 2004 года. Его продвигает фирма URETEK из Финляндии, она же занимает лидирующие позиции в практике данной методики.

По своей сути КГИ заключается в закачивании особого полимерного состава в грунтовый слой под фундамент либо иные конструкции.
Это позволяет укрепить основания, а также реконструировать их утраченные свойства и улучшить визуальные свойства сооружения.

Немаловажным плюсом данной технологии является то, что она не нуждается в сложном спецоборудовании и тяжелой технике, не нужно раскапывать землю, делать шурфение или иным образом разрушать пол, фундамент и грунт. Раствор закачивается в нее под сильным напором.

Геополимерный инъекционный состав после закачки в толщу земли расширяется и твердеет в течение 15-20 секунд. В итоге грунт приобретает вертикально ориентированное давление, приподнимающее осевшие сооружения и основания.

Эта современная технология выгодна тем, что дает возможность выровнять и укрепить практически любые полы и фундаменты. Она не является чрезмерно трудоемкой и может применяться в любых климатических условиях. Важно и то, что геополимер полностью безвреден для окружающей среды и грунтовых вод.
Наш выбор — композитно-геополимерное инъектирование!

Итак, перечислим основные и неоспоримые преимущества КГИ:

Быстро
Процесс ремонта производится ощутимо быстрее, чем другие методы
Тихий метод
Работы проводятся бесшумно и без строительного мусора
Неразрушающий метод
Не требует экскавации, земляных работ, шурфения грунта и демонтажа плит
Не мешает деятельности
Работы можно проводить даже в эксплуатируемых объектах, не останавливая и не закрывая объект
Плотный
Состав в грунте расширяется до 20 раз и уплотняет грунт
Выдавливает воду
Создает эффективный барьер от грунтовых вод, препятствует возникновению механической суффозии грунта
Эластичный
При пучении грунтов компенсирует расширение
Легкий
Геополимер имеет малый вес, не увеличивает вес здания и давление на грунт
Мощный
Подъемная сила полимера составляет до 100 т/м²
Всепогодный
Работы могут производиться в любую погоду и время года
Устойчивый
Композитный геополимер устойчив к колебанию температур
Долгий срок
Не разрушается под воздействием воды, растворов кислот и щелочей, нефтепродуктов. Срок службы не менее 50 лет
Точный
Точность выравнивания до 1 мм
Экологичный и безопасный
Химически инертный: состав не вступает в реакцию ни с водой, ни с почвой
Не гниет
Не подвержен гниению и действию грибков и бактерий. Не привлекает насекомых и грызунов

Таблица №1. Методы укрепления грунта с помощью геополимера и их сравнение с традиционными методами

Вид работ
Традиционные
методы
Геополимерное
инъектирование
Подъем просевших полов и фундаментов в частном доме
4-6 недель
1-2 дня
Уплотнение грунта и подъём плит в складских помещениях и логистических комплексах
4-8 недель
1-3 дня
Подъем и стабилизация плит на взлетно-посадочной полосе
8 недель
8 часов
Подъем плит складских площадок грузовых терминалов
6 недель
2 дня
Подъем опор фонарей линий электропередач
1 месяц
1 день
Восстановление и подъем просевших опор мостовых конструкций
2 месяца
3 дня
Инъекционный метод широко используют при ремонтных работах и реконструкции различных зданий, логистических, дорожных и портовых сооружений.

Достаточно долгий опыт использования метода КГИ позволил установить, что долговечность укрепленного грунта при помощи технологии финской компании URETEK составляет не менее 34 лет (с момента первого применения технологии). Современные исследования демонстрируют, что действительный срок службы материала – гораздо дольше.
Приведем в пример итоги исследований лаборатории Ганноверского университета: длительность службы композитных труб в условиях предельной температуры +133 градусов Цельсия оказалась не ниже 30 лет.

Геополимерным составам в целом присуща химическая инертность при контакте практически со всеми неорганическими и органическими веществами. Ниже приведена таблица итогов лабораторных тестов геополимерного инъекционного состава.

Таблица №2. Итоги лабораторных тестов геополимерного инъекционного состава

5. Заключение

Методы укрепления грунта и средства решения проблем разнообразны — это и Jet-сваи, армирование, смолизация и другие.

Геологические характеристики, высота уровня подземных вод, рельеф, особенности почвы, климат и характеристики построенного на участке сооружения – все эти обстоятельства влияют на то, каким образом решается на практике конкретная задача.
Сравнивания разные варианты, можно утверждать, что цементация грунтов методом композитно-геополимерного инъектирования, является оптимальным по универсальности и эффективности.

Объективно лучшие результаты с точки зрения качества, долговечности и удобства продемонстрировал метод КГИ, когда используется современный экологически безопасный геополимер.
100 т/м²

Подъемная сила полимера составляет до 100 т/м²
×20

Расширяется в грунте до 20 раз и уплотняет грунт во всех направлениях
~1 мм

Точность выравнивания до 1 мм
50 лет

Срок службы не менее 50 лет

Готовы сотрудничать?

Обратившись за дальнейшими сведениями в компанию Geolift, вы получите исчерпывающую информацию по этой теме и сможете воспользоваться самыми современными технологическими разработками