Не всегда грунтовые или грунтово-водные условия на месте планируемого строительства имеют оптимальные свойства. Все чаще случается так, что наиболее привлекательные строительные площадки уже благоустроены и здания приходится возводить в слабоносных местах. К таким землям относятся осадки органического, песчаного и антропогенного происхождения, например, в виде искусственных насыпей. Если несущая способность грунта недостаточна, необходима стабилизация грунта. Существуют различные методы и материалы, обеспечивающие необходимую стабилизацию подложки.

Методы укрепления субстрата и различные критерии разделения

Анализ параметров грунта и мнения о состоянии грунтовых вод проводятся до завершения любого строительства. От типа строительного объекта зависит его классификация и объем необходимых документов. Геотехнические обзоры разрабатываются в зависимости от того, являются ли грунтовые условия простыми, сложными или сложными. Поведение грунта под воздействием строительной нагрузки зависит, прежде всего, от типа и состояния грунта.
В состав грунта входят минеральные частицы разных размеров и часто органические примеси. Наиболее подходящими для строительных нужд являются крупнозернистые грунты (песок, простокваша, гравий). Мелкие зерна грунта типа глины, ил и пыли изменяют свои параметры под воздействием воды и требуют усиления. Особых обработок и подкреплений требуют органические грунты, обладающие высокой влажностью и сжимаемостью. Свойства грунта также существенно зависят от уровня грунтовых вод. Под воздействием воды, как песок, так и глина резко теряют несущую способность, подвергаясь пластификации или разжижению.

Стабилизация основания может иметь различный объем работ, и могут быть использованы несколько критериев разделения используемых методов

• Глубина усиления: поверхностное и углубленное укрепление.
• Тип используемого материала: стабилизация связующим веществом, например цементом.
• Изменение параметров грунта: поверхностное уплотнение и углубление, колонна и дренаж.

Механическая стабилизация грунта — оптимальное зернение грунтовой смеси

Стабилизация грунта механическим методом заключается в уплотнении грунта после предварительной подготовки соответствующего состава грунтовой смеси. Увеличение прочностных параметров грунта достигается после уплотнения полученной оптимальной смеси, что требует добавления и смешивания дозирующего материала. Идея состоит в том, чтобы зерна гравия и песка разного диаметра максимально уменьшали количество пор – свободного пространства между зернами.
Наполнителем является пылевая фракция, а связующим иловая фракция; дозирование предназначено для заполнения местного грунта отсутствующими фракциями. Оптимизация грунтовой смеси заключается практически в добавлении одного или двух компонентов, таких как натуральные заполнители (песок, гравий), сломанные агрегаты и шлак, летучая зола. Смеси изготавливаются на месте или в стационарных смесителях. Затем слой смеси уплотняется.
Грунтовая смесь обладает собственной оптимальной влажностью, при которой дает максимальное уплотнение. Стабилизационные работы в полевых условиях должны проводиться в условиях, близких к этой влажности. Грунт после подготовки должен сохранять надлежащую сплоченность, как во время засухи, так и в период дождей.

Методы химической стабилизации субстрата

Эти методы требуют использования сыпучего связующего вещества, которое нуждается в воде для связывания почвы. К ним относятся, среди прочего:

1. Стабилизация грунта цементом — один из самых популярных методов, простой в исполнении при высокой скорости работ и умеренных затратах. Цементно-стабилизированный слой содержит его гораздо меньше, чем бетон, поэтому не требует расширения-при условии надлежащего зернения. В случае стабилизации песка, необходимо добавить к нему фракции, образующие оптимальную смесь. Большее количество цемента (более 4-10%) приводит к увеличению прочности, но в то же время к большей возможности усадки и трещин.
2. Стабилизация грунта шлаком — шлак, являющийся отходом в металлургических процессах, используется в качестве связующего для стабилизации грунта.
3. Стабилизация грунта летучей золой — зола является отходом от ТЭЦ, ее цена относится к самой низкой. Однако в качестве стабилизатора грунта он имеет ограниченную эффективность.

Другие методы стабилизации подложки

Стабилизация грунта известью

Стабилизация известью применяется в случае связного грунта, содержащего значительное количество фракций типа обыкновенного, глинистого песка или пыли, а также глинистых и глинистых субстратов. Известь подходит для предварительного улучшения очень связанного, кислого и влажного грунта, который в дальнейшем может быть стабилизирован цементом.

Стабилизация грунта гидрофобным добавлением

Эти типы добавок предназначены для того, чтобы дать молекулам земли способность отталкивать молекулы воды друг от друга. Грунт должен содержать достаточное количество мелких фракций, чтобы между частицами этих фракций и частицами гидрофобных добавок происходили соответствующие физико-химические реакции. Отсутствие более широкого интереса к этому методу связано, в частности, с его инновационностью, которая отличается от традиционных методов.

Механическая стабилизация против химической стабилизации грунта

Механическая стабилизация грунта без добавок применяется очень редко. Более популярными являются методы стабилизации гидравлического связующего, относящиеся к группе химических методов. Стабилизатор грунта значительно улучшает долговечность грунтового слоя, а цена обработки при этом существенно не растет.
Принцип оптимальной смеси, основанный на правильном выборе грунта, может быть использован не только в механическом методе. В конкретных условиях это оправдано и технически, и экономически. Дозирование вместо замены земли ограничивает транспортировку материала и снижает затраты на обработку. Смешивание различных фракций иногда используется в новом методе химической стабилизации грунта гидрофобной стабилизации.

Нормативная база 

• СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений» — базовые требования к расчёту оснований и назначению мероприятий по улучшению грунтов.
• СП 47.13330 «Инженерные изыскания для строительства» — состав и порядок изысканий, исследования грунтов и ГВ.
• ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация» — термины и группировка грунтов (несвязные/связные/органические и др.).
• ГОСТ 12536-2014 (гранулометрия) и ГОСТ 5180-2015 (физические характеристики, в т.ч. влажность, пределы консистенции) — лабораторные методы, которые упоминаем при «оптимальном зернении» и водочувствительности.
• ГОСТ 22733-2016 — стандартный Проктор: максимальная сухая плотность и оптимальная влажность при уплотнении.
• ГОСТ 19912-2012 — статическое/динамическое зондирование для оценки несущей способности до/после стабилизации.
• ГОСТ 28514-90 (замещение объёма) и ГОСТ 23061-2012 (радиоизотопные измерения) — полевые проверки плотности и влажности уплотнённых слоёв.
• ГОСТ Р 55028-2012 / ГОСТ Р 56419-2015 / ГОСТ 33069-2014 — термины, разделение слоёв и требования к геосинтетике.
• ГОСТ 25818-2017 / ГОСТ 25592-2019 — зола-уноса и золошлаковые смеси как добавки к вяжущим/укреплённым грунтам.

Как выбрать метод: дорожная карта

1. Классифицируйте грунт по ГОСТ 25100 (тип, подтип, органика). 

2. Лаборатория: гранулометрия (ГОСТ 12536), влажность/пределы консистенции (ГОСТ 5180). 

3. Назначьте целевую плотность и оптимальную влажность по ГОСТ 22733 (для механического уплотнения/смесей)

4. Оцените основание в поле: зондирование по ГОСТ 19912 (до/после), при необходимости — штампы по ГОСТ 20276.

5. Подберите технологию:
   — перераспределение грансостава + уплотнение (механика);
   — вяжущие (цемент/известь/минеральные добавки) — химическая стабилизация; решение увязывается с СП 22 и программой изысканий СП 47. 

6. Контроль качества на площадке: плотность/влажность по ГОСТ 28514 или ГОСТ 23061; фиксация протоколами.

Методы стабилизации

3.1 Механическая стабилизация (оптимальное зернение + уплотнение)

Смысл — довести грансостав до «плотноупакованного» и уплотнить при оптимальной влажности (по Проктору). Лабораторное определение максимальной сухой плотности и оптимальной влажности — по ГОСТ 22733; грансостав — по ГОСТ 12536. На объекте контролируют достижение требуемой плотности в теле слоя.

3.2 Химическая стабилизация (вяжущие)

Цемент/известь/комплексные составы применяют по результатам лабораторных подборов с целевыми характеристиками основания по СП 22. Минеральные вторичные ресурсы допускаются стандартами (например, зола-уноса/ЗШС).

3.3 Геосинтетика (разделение, армирование, фильтрация)

Для разобщения грунт/щебень, снижения загрязнения основания мелкими фракциями и/или повышения несущей: применяют геотекстиль/георешётки согласно профильным ГОСТ Р.

Таблица «Метод → тип задач → типы грунтов → контроль»

4) Контроль качества и приёмка (что фиксируем в протоколах)

• Лаборатория: грансостав (ГОСТ 12536), физические показатели (ГОСТ 5180), кривая уплотнения и wₒpt / ρ_d(max) (ГОСТ 22733).
• Полевые плотности/влажности: метод замещения объёма (ГОСТ 28514) или радиоизотопные методы (ГОСТ 23061) — по проекту/ППР.
• До/после стабилизации: зондирование (ГОСТ 19912) для объективной оценки изменения несущей способности; при необходимости — штамповые испытания (ГОСТ 20276). 

5) Материалы/добавки и геосинтетика

• Зола-уноса ТЭЦ — область применения в бетонах/растворах и как минеральная добавка в укреплённых грунтах (Приложение А ГОСТ 25818-2017).

• Золошлаковые смеси — допускаются как компоненты для бетонов и вяжущих; стандарт описывает требования и ссылки на смежные ГОСТ (ГОСТ 25592-2019).

• Геосинтетика: термины/классификация — ГОСТ Р 55028-2012; разделение слоёв — ГОСТ Р 56419-2015; профильные требования и номенклатура — ГОСТ 33069-2014.

6) FAQ (с отсылками на нормы)

Как определить «оптимальную влажность» перед уплотнением?
Лабораторно по ГОСТ 22733 (кривая стандартного уплотнения: берётся w при максимальной сухой плотности). 

Какими документами подтверждать улучшение основания на площадке?
Протоколы лабораторных испытаний (ГОСТ 12536, ГОСТ 5180, ГОСТ 22733) + полевые протоколы плотности/влажности (ГОСТ 28514/ГОСТ 23061) и результаты зондирования/штампов (ГОСТ 19912/ГОСТ 20276).

Когда вместо «замещения объёма» можно применять радиоизотопный метод?
Когда это предусмотрено проектом/ППР и условиями безопасности; метод и требования — ГОСТ 23061-2012.

Можно ли использовать золу-уноса/ЗШС в укреплении грунтов?
Да, допускается стандартами ГОСТ 25818-2017 (Приложение А) и ГОСТ 25592-2019; конкретные дозировки назначают по результатам лабораторных подборов в составе проекта.