Жидкий грунт: инновационная технология обратной засыпки и стабилизации оснований

Введение. При обратной засыпке траншей и пазух фундаментов в стесненных условиях традиционное виброуплотнение часто дает неравномерные осадки, что критично для больших труб, особенно для просадочных и набухающих грунтов.

Цель. Оценить применимость «жидкого грунта» (самоуплотняющегося грунтового композита) как альтернативу классическим засыпкам, с фокусом на управляемые прочностные свойства, однородность заполнения и возможность повторной выемки.

Материалы и методы. Проанализированы лабораторные и опытно-промышленные данные из Германии, Китая и США, а также первые российские внедрения. Рассмотрены составы на основе местных глинистых и песчаных грунтов с добавлением цемента, золы-уноса, бентонита и модификаторов. Оценивалось влияние водоцементного отношения, гранулометрии и доли цемента (≈6–12 %) на подвижность (расплыв) и прочность на сжатие.

Результаты. Жидкий грунт обеспечивает высокую однородность заполнения и снижает потребность в виброуплотнении. Смеси с 12 % цемента показали наибольшую чувствительность подвижности к незначительному увеличению воды. Достигаемая прочность на сжатие порядка 0,5–2,0 МПа достаточна для эксплуатационных требований при сохранении реэкскавации для составов с пониженным вяжущим. Практика Германии, Китая, США и России подтверждает технологическую универсальность при реконструкции и в условиях проблемных грунтов.

Выводы. Технология «жидкий грунт» снижает риски осадок и вибровоздействий, обеспечивает самоуплотнение и допускает повторную разработку массива. Основной барьер – отсутствие соответствующей нормативно-технической базы и стандартизации.

1. <i>Круглей Е.В., Волченко Д.И.</i> Способ изготовления искусственного грунта «Литогрунт»: Патент RU 2 682 920 C1. Опубл. 08.04.2019.

2. <i>Карпенко С.А.</i> Опыт применения самоуплотняющейся грунтовой смеси. Концепции современного образования: вопросы теории и практики. Казань: СитИвент; 2020, с. 203–208.

3. Technische Universität München. Prüfung und Bewertung der Dauerhaftigkeit „zeitweise fließfähiger und selbstverdichtender Verfüllbaustoffe (ZFSV)“ im Unterbau von Verkehrsflächen. Zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben FE-Nr. 05.0205/2018/IGB. München, 30 September 2022. (In German).

4. Technische Hinweise zu Flüssigböden. RAL Gütegemeinschaft Flüssigboden e.V. [internet]. Available at: https://www.ral-gg-fluessigboden.de (accessed 30 July 2025).

5. ACI 229R-13. Report on Controlled Low-Strength Materials. American Concrete Institute; 2013.

6. <i>Dev K.L., Kumar D.R., Wipulanusat W.</i> Machine learning prediction of the unconfined compressive strength of CLSM using fly ash and pond ash. Scientific Reports. 2024;14:27540. https://doi.org/10.1038/s41598-024-78050-w.

7. Liquid > Solid > Ready? Comparison of Five Flowable Backfills for Sewer Pipe Trenches. IKT ‑ Institute for Underground Infrastructure [internet]. Available at: https://www.ikt-online.org/blog/comparison-flowablebackfills-sewer-pipe-trenches/ (accessed 30 July 2025).

8. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* [интернет]. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/14627/.

9. СП 45.13330.2017. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87 [интернет]. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/14715/.

10. ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация. Москва: Стандартинформ; 2020.

11. <i>Власов О.А., Мечев В.В., Власова Ф.Г.</i> Способ конверсии метана. Патент RU 2 682 576 C1. Опубл. 10.08.2014.

12. <i>Xu J., Luo Q., Tang Y., Zeng Z., Liao J.</i> Experimental study and application of controlled low-strength materials in trench backfilling in Suqian City, China. Materials. 2024;17(4):775. https://doi.org/10.3390/ma17040775.

13. <i>Afrin H.</i> A review on different types of soil stabilization techniques. International Journal of Transportation Engineering and Technology. 2017;3(2):19–24. https://doi.org/10.11648/j.ijtet.20170302.12.

14. <i>Schmidt M., Spieth H., Haubach C., Kühne C.</i> 100 pioneers in efficient resource management: best practice cases from producing companies. Springer Spektrum; 2019.

15. <i>Li F., Liu C., Wang L., Zhou L.</i> A controllable low‑strength material (CLSM). Patent CN 108203270 A. Publ. date 26 Junу 2018.

16. <i>Chen Y., Deng X., Wang Y., Zhang Q.</i> Controllable low‑strength backfill material and preparation method. Patent CN 113264731 A. Publ. date 17 August 2021.

17. <i>Stolzenburg O.</i> Baustoff und Verfahren zu seiner Herstellung. Patent DE 103 02 772 A1. Publ. date 29 July 2004.

18. <i>Han J., Jo Y., Kim Y., Kim B.</i> Development of high‑performance fly‑ash‑based controlled low‑strength materials for backfilling in metropolitan cities. Applied Sciences. 2023;13(16):9377. https://doi.org/10.3390/app13169377.

19. <i>Sumalatha J., Nataraja M.C., Sivakumar Babu G.L.</i> Controlled low-strength material with industrial by‑products in the isolation of contaminated sites. International Journal of Sustainable Engineering. 2025; 18(1):2507914. https://doi.org/10.1080/19397038.2025.2507914.

20. <i>Peng W., Dai Z.</i> Mechanism of crack development and strength deterioration in controlled low‑strength material in dry environment. Sustainability. 2025;17(3):965. https://doi.org/10.3390/su17030965.

21. <i>Gabr M.A., Bowders J.J.</i> Controlled low-strength material using fly ash and AMD sludge. Journal of Hazardous Materials. 2002;76(2-3):251–263. https://doi.org/10.1016/S0304-3894(00)00202-8.

22. <i>Katz A., Kovler K.</i> Utilization of industrial by-products for the production of controlled low strength materials (CLSM). Waste Management. 2004;24(5):501–512. https://doi.org/10.1016/s0956-053x(03)00134-x.

23. Guide Specification for Controlled Low Strength Materials (CLSM) [internet]. Available at: https://cf.specifyconcrete.org/doc/Flowable_Fill_Guide_Spec.pdf.

24. <i>Xu J., Wang F., Liu Y.,</i> et al. Assessment of uncontrolled backfill replacements using CLSM for urban pipeline trenches. Journal of Materials in Civil Engineering. 2021;33(11):04021308.