Цементация грунтов нисходящим способом при поглощении цемента и песка

Обновлено: 04.05.2024

Цементация

Для качественного закрепления трещиноватых скальных, в том числе закарстованных, грунтов должны быть обеспечены локализация нагнетаемых через скважины растворов в пределах закрепляемого массива и заполнение, наряду с крупными, всех мелких трещин (каналов, полостей). Для этого необходимо соблюдать определенную последовательность работ. Сначала создается защитный барьер против выхода растворов за контур закрепляемого массива путем предварительной цементации через барьерные скважины, расположенные по контуру массива. После этого выполняется инъекция растворов внутри контура через систему равномерно распределенных и достаточно часто расположенных по проекту скважин.

Нагнетание растворов через каждую скважину надлежит производить до отказа. За отказ при цементации скальных грунтов следует принимать:

? поглощение скважиной (зоной) расчетного количества раствора при давлении нагнетания, не превышающем проектное;

? снижение расхода раствора до 5-10 л/мин на скважину (зону) с одновременным повышением давления нагнетания выше проектного, если величина расхода при отказе особо не оговорена в проекте.

Виды, марки и качество цементов, виды других применяемых для приготовления инъекционных растворов материалов и химических добавок, а также составы инъекционных растворов устанавливаются проектом в зависимости от грунтовых условий и особенностей возводимого сооружения.

ППР по цементации грунтов, кроме общестроительных требований, должен содержать данные о длине одновременно инъецируемых зон в скважинах и конструкции их верхней части, о последовательности обработки скважин, о номенклатуре и характеристиках применяемых материалов, а также сведения о потребностях в них.

Цементационные работы надлежит производить способом последовательного сближения скважин, начиная с максимальных расстояний, при которых гидравлическая связь между ними при нагнетании практически отсутствует.

Последовательный порядок буровых и инъекционных работ при цементации крупнообломочных грунтов и гравелистых песков регламентируется требованиями, установленными для других инъекционных способов.

Бурение и нагнетание растворов в трещиноватых скальных и закарстованных грунтах, как правило, производятся в одну зону сразу на всю глубину цементации. Величина зоны устанавливается проектом.

Разделение скважины на зоны и поочередное нагнетание раствора в каждую из них следует производить при наличии разного вида и разных размеров заполняемых растворами полостей (трещин, карстовых пустот и каналов) и применении различных заполнителей на разных глубинах цементируемой толщи грунтов. Также разделяют скважину на зоны при наличии в скальных грунтах нескольких прослоев с трещинами или карстовыми пустотами и при больших мощностях (более 10 м) цементируемого массива.

Бурение в очередных зонах по глубине скважины согласно проекту и нагнетание в них растворов при отсутствии напорных подземных вод допускается производить без перерывов на время твердения цементного раствора. При наличии напорных грунтовых вод такие перерывы необходимы.

В скальных грунтах зоны скважин после завершения бурения следует промывать водой или продувать сжатым воздухом.

Качество цементации скальных грунтов (трещиноватых, закарстованных) контролируется способами бурения, гидравлического опробования и цементации контрольных скважин. При этом критерий оценки качества цементации в зависимости от ее назначения, вида грунта и характера трещиноватости (закарстованности), а также объем контрольных работ устанавливаются проектом.

В слаборастворимых скальных закарстованных грунтах (известняках, доломитах) контроль качества цементации, как правило, производится путем контрольного бурения и оценки размеров карстовых пустот по провалам бурового инструмента. В легкорастворимых грунтах (гипсе, со ли) контроль качества цементации следует производить определением удельного водопоглощения. Допустимые размеры остаточных пу стот и величины удельного водопоглощения устанавливаются проектом.

Цементация грунтов восходящим способом

Бурение скважин и инъекция растворов выполняются нисходящими или восходящими заходками.
Глубина заходок (длина инъектируемого участка скважины) не должна превышать 10 м. В неустойчивых, нарушенных, сильно обводненных грунтах, глубину заходок следует уменьшить до 3 м.

Нисходящая заходка – скважина бурится на глубину первой от устья скважины заходки, инъектируется, затем заинектированная зона грунта разбуривается, скважина бурится на глубину второй заходки, инъектируется и т.д.

Восходящая заходка – скважина разбуривается на проектную глубину, грунт инъектируется последовательно, заходками, от забоя скважины к устью.

Режимы бурения скважин (число оборотов бурового инструмента, осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, количество промывочной жидкости) должны выбираться с учетом конкретных горно-геологических условий, диаметра бурения, типа породоразрушающего инструмента, глубины скважин и характеристик применяемого бурового оборудования.

Погружение инъекторов в грунты для инъекции раствора может производиться забивкой, задавливанием или установкой в предварительно пробуренные инъекционные скважины.
Выбор способа погружения зависит от вида грунта, глубины укрепления и наличия окружающей застройки.

Компания ПроектДон является надежным подрядчиком по цементации грунтов восходящим способом. Специалисты компании владеют всей необходимой информацией об особенностях грунтов регионов России. Мы в кратчайшие сроки определим причины деформации здания и устраним их. Звоните: 8 (961) 295 28 55.

Методы цементации грунта

С учетом технологических особенностей и характеристик укрепляемых грунтов можно выделить следующие методы цементации грунтов:

инъекция цементного раствора в режиме пропитки;
инъекция в режиме виброцементации;
инъекция в режиме гидроразрывов;
смешение цементного раствора с грунтом струйным или буросмесительным способом

Цементация в режиме пропитки крупнообломочных грунтов и гравелистых песков

При цементации методом иньекции в режиме пропитки трещиноватых крупнообломочных грунтов и гравелистых песков с коэффициентом фильтрации свыше 80 м/сут используются цементные растворы из цементов общестроительного назначения с удельной поверхностью частиц не более 4·10 3 см 2 /г.
Для качественного закрепления трещиноватых и закарстованных грунтов в пределах закрепляемого массива должны быть обеспечены локализация растворов, нагнетаемых через скважины, и заполнение всех трещин (каналов, полостей). Для этого необходимо: создание защитного барьера против выхода растворов за контур закрепляемого массива путем предварительной цементации через барьерные скважины, расположенные по контуру массива, с последующей инъекцией растворов внутри контура. Нагнетание цементного раствора в скважину (зону) в трещиноватые породы производят до «отказа». За «отказ» в поглощении принимают снижение расхода раствора до 5–10 л/мин при проектном давлении.

Цементация методом инъекции в режиме пропитки песчаных грунтов

Закрепление песчаных грунтов от крупных до мелких может производиться цементацией в режиме пропитки по двум технологиям:
- инъекцией растворов, приготовленных из высокодисперсных цементов (микроцементов), отличающихся показателем удельной поверхности свыше 10 4 см 2 /г;
- инъекцией растворов, приготовленных из цементов общестроительного назначения, по технологии виброцементации.
Производство работ по закреплению микроцементами песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 1…80 м/сут включает последовательные этапы: погружение инъекторов в грунт или бурение и оборудование инъекционных скважин манжетными колоннами; приготовление цементного раствора в растворомешалках скоростного типа с повышенным числом оборотов (более 2500 об/мин) и непрерывное перемешивание в целях сохранение стабильности от расслоения и седиментации цементных частиц до его внедрения в грунт; нагнетание цементного раствора в грунт; извлечение инъекторов или ликвидация инъекционных скважин.

Закрепление песков с коэффициентом фильтрации 0,1…80 м/сут при любой степени влажности производится по технологии виброцементации цементным раствором, приготовленным из цементов общестроительного назначения. Она состоит в одновременном выполнении процессов погружения инъектора в грунт с помощью высокочастотного вибропогружателя и нагнетания через него цементного раствора. Существует несколько разновидностей способа создания виброиньекционных свай. К ним, в частности, относится способ создания виброинъекционных микросвай.
Диаметр грунтоцементной колонны, образующейся при виброцементации, в зависимости от конструкции инъектора составляет от 0,3 до 0,8 м, а прочность камня в зависимости от расхода цемента составляет до 10 МПа и более. Расход цементного раствора при виброцементации регулируется скоростью погружения инъектора в грунт, которая в среднем составляет от 0,4 до 1,0 м/мин, а также числом возвратно-поступательных проходов инъектора вверх-вниз.

Инъекция цементного раствора в грунт в режиме гидроразрывов

Усиление грунтов путем образования локально направленных гидроразрывов (вертикальных, горизонтальных или наклонных), заполняемых твердеющим материалом растворов, применяется в песчаных, просадочных и пылевато-глинистых грунтах в целях армирования массивов, а также для оперативной компенсации при изменениях напряженно-деформированного состояния грунтов основания сооружений.
Усиление грунтов армированием и восстановление напряженно-деформированного состояния грунта производят по технологии гидроразрывов зонами по глубине до 0,5 м путем нагнетания крепящего раствора через скважины, оборудованные манжетными колоннами, или инъекторы, позволяющие неоднократно и в любой последовательности обрабатывать зоны высотой до 0,5 м.
Качество усиления грунтов путем армирования обеспечивается локализацией нагнетаемых растворов в пределах закрепляемого массива, для чего создают защитный барьер против выхода растворов за контур закрепляемого массива путем предварительной цементации через барьерные скважины, расположенные по контуру массива, с последующей инъекцией растворов внутрь контура через систему распределенных скважин.
Нагнетание расчетного количества раствора в зону производится до «отказа» в поглощении. За «отказ» принимают: снижение расхода раствора до 5–10 л/мин в зону с одновременным повышением давления нагнетания выше проектного.

Цементация грунтов по буросмесительной технологии

Оценка качества выполненных работ по армированию массива грунта методами цементации после завершения инъекционных работ осуществляется путем проведения штамповых испытаний, статическим или динамическим зондированием и исследованием грунтов в открытых шурфах.

Методы цементации грунтов Ростов-на-Дону

ГЭСН 05-03-001-05

Цементация грунтов нисходящим способом при поглощении цемента и песка: до 2000 кг

ЛОКАЛЬНАЯ РЕСУРСНАЯ ВЕДОМОСТЬ ГЭСН 05-03-001-05

ЗНАЧЕНИЯ РАСЦЕНКИ

В расценке учтены только прямые затраты работы на период 2000 года (Федеральные цены), которые рассчитаны по нормам ГЭСН выпуска 2009 года. Для дальнейшего применения, к указанной цене применяется коэффициент перехода в текущие цены.

Вы можете перейти на страницу расценки, которая рассчитана на основе нормативов редакции 2014 года с дополнениями 1
Для определения состава и расхода материалов, машин и трудозатрат применялись ГЭСН-2001

ТРУДОЗАТРАТЫ

Составляем ресурсную смету по ГЭСН своими руками.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

РАСХОД МАТЕРИАЛОВ

ИТОГО ПО РЕСУРСАМ: 29 308,35 Руб.

ВСЕГО ПО РАСЦЕНКЕ: 34 209,08 Руб.

Посмотрите стоимость этого норматива в редакции 2020 года открыть страницу

Сравните значение расценки со значением ФЕР 05-03-001-05

Для составления сметы, расценка требует индексации перехода в текущие цены.
Расценка составлена по нормативам ГЭСН-2001 редакции 2009 года в ценах 2000 года.
Для определения промежуточных и итоговых значений расценки использовалась программа DefSmeta

ГЭСН 05-03-001-02

Цементация грунтов нисходящим способом при поглощении цемента и песка: до 400 кг

ЛОКАЛЬНАЯ РЕСУРСНАЯ ВЕДОМОСТЬ ГЭСН 05-03-001-02

ЗНАЧЕНИЯ РАСЦЕНКИ

Расценка не содержит накладных расходов и сметной прибыли, соответственно указаны прямые затраты работы на период 2000 года (цены Московской области), которые рассчитаны опираясь на нормативы 2009 года. Для дальнейших расчётов, данную стоимость необходимо умножать на индекс перехода в текущие цены.

Вы можете перейти на страницу расценки, которая рассчитана на основе нормативов редакции 2014 года с дополнениями 1
Основанием применения состава и расхода материалов, машин и трудозатрат являются ГЭСН-2001

ТРУДОЗАТРАТЫ

Составляем ресурсную смету по ГЭСН своими руками.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

РАСХОД МАТЕРИАЛОВ

ИТОГО ПО РЕСУРСАМ: 13 042,05 Руб.

ВСЕГО ПО РАСЦЕНКЕ: 14 964,10 Руб.

Посмотрите стоимость этого норматива в редакции 2020 года открыть страницу

Сравните значение расценки со значением ФЕР 05-03-001-02

Цементация грунтов нисходящим способом при поглощении цемента и песка: до 2000 кг

В расценке указаны прямые затраты работы на период марта 2014 года для города Москвы, которые рассчитаны на основе нормативов 2014 года с дополнениями 1 путём применения индексов к ценам используемых ресурсов. Индексы применялись к федеральным ценам 2000 года.
Использованы следующие индексы и часовые ставки от "союза инженеров-сметчиков":
Индекс к стоимости материалов: 7,485
Индекс к стоимости машин: 11,643

Используемые часовые ставки:
В скобках указана оплата труда в месяц при данной часовой ставке.
Часовая ставка 1 разряда: 130,23 руб. в час (22 920) руб. в месяц.
Часовая ставка 2 разряда: 141,21 руб. в час (24 853) руб. в месяц.
Часовая ставка 3 разряда: 154,46 руб. в час (27 185) руб. в месяц.
Часовая ставка 4 разряда: 174,34 руб. в час (30 684) руб. в месяц.
Часовая ставка 5 разряда: 200,84 руб. в час (35 348) руб. в месяц.
Часовая ставка 6 разряда: 233,96 руб. в час (41 177) руб. в месяц.

Перейдя по этой ссылке, Вы можете посмотреть данный норматив рассчитаный в ценах 2000 года.
Основанием применения состава и расхода материалов, машин и трудозатрат являются ГЭСН-2001

ТРУДОЗАТРАТЫ

Определяем стоимость строительства дома. Цена за тридцать минут.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

РАСХОД МАТЕРИАЛОВ

ИТОГО ПО РЕСУРСАМ: 307 758,42 Руб.

ВСЕГО ПО РАСЦЕНКЕ: 396 538,38 Руб.

Вы можете посмотреть данный норматив рассчитаный в ценах 2000 года. перейдя по этой ссылке

Расценка составлена по нормативам ГЭСН-2001 редакции 2014 года с дополнениями 1 в ценах марта 2014 года.
Для определения промежуточных и итоговых значений расценки использовалась программа DefSmeta

Усиление грунтов основания фундаментов методом цементации

– СП 50-101-2004 “Земляные сооружения, основания и фундаменты”.

Укрепление грунтов – изменение физико-механических характеристик грунтов под воздействием нагнетаемых в грунт под давлением инъекционных растворов.

Инъектирование грунта при строительстве подземных сооружений применяется для преодоления участков несвязных водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов, ликвидации водопритоков в подземные выработки и сооружения, устройства ограждений котлованов, защитных экранов (завес), укрепления оснований и фундаментов зданий и других сооружений, находящихся в зоне влияния строительства.

Струйная цементация грунтов

В большинстве случаев, наиболее эффективным способом цементации грунтов является технология струйной цементации грунтов, так же широко известная в ее английском наименовании — jet grouting.

Технология струйной цементации грунтов (jet grouting) заключается в устройстве грунтоцементных свай с определенным шагом, или сплошным массивом, путем впрыска цементной смеси в грунт при обратном ходе буровой головки.

Рисунок 3. Принцип технологии струйной цементации.

В результате образуются грунтоцементные сваи диаметром до 3 метров каждая, с обеспечением прочности соответствующей бетонам В7,5-В15 (в зависимости от расхода цемента). При необходимости, в еще не схватившуюся смесь, может быть опущен арматурный каркас.

Буровая головка установки jet grouting имеет боковые мониторы (сопла), через которые подаются цементная смесь, воздух и вода (при самой современной модификации Jet-3, см. рис. 4) под давлением до 450 бар.

Рисунок 4. Подача воды через Jet-мониторы.

Рисунок 5. Схема оголовков jet grouting, в зависимости от модификации.

Комплекс для выполнения работ по струйной цементации грунтов включает в себя буровую установку для jet grouting, высоко производительные цементную и компрессорную станции, а также цементные силосы.

Рисунок 6. Комплекс струйной цементации грунтов.

Рисунок 7. Комплекс струйной цементации грунтов на объекте.

В ходе выполнения работ по струйной цементации грунтов, оператору установки jet grouting непрерывно поступают данные о работе станции, позволяющие специалисту оперативно реагировать и обеспечивать требуемые технологией параметры.

Рисунок 8. Информация с бортового компьютера установки jet grouting.

высокая производительность выполнения работ;
безальтернативная возможность цементации на отдельных участках толщи грунта, что существенно снижает объемы цементации и земляных работ по сравнению с традиционными методами, а также дает возможность выполнения работ как выше, так и ниже отметок воды;
уникальная высокое качество выполнения работ по цементации грунтов;
отсутствие вибраций и сильного шума, что позволяет работать в условиях жилых районов;
существуют малые установки jet grouting проходящие в стандартные дверные проемы, что позволяет выполнять работы внутри зданий.

УСЛОВИЯ ВЫБОРА ВИДА И СОСТАВА ИНЪЕКЦИОННОГО РАСТВОРА

– геологические и гидрогеологические условия конкретного участка;

– минералогический и химический состав грунта и грунтовых вод (карбонатность, загипсованность, содержание глинистых и гумусовых частиц);

– цель инъекции (повышение прочности, стабильности или водонепроницаемости грунтов, заполнение крупных пустот или трещин, предотвращение водопритока и т.п.);

– назначение раствора (инъекционный, буровой, для устройства обоймы, грунтоцементных свай и др.);

– требования к физико-механическим характеристикам укрепленного грунта и к технологическим параметрам раствора (прочность, водонепроницаемость грунта, плотность, вязкость, сроки схватывания раствора и др.);

– требования технологии приготовления (высокая растворимость и смешиваемость материалов, простота приготовления, возможность полной механизации работ), стоимость и дефицитность исходных материалов, требования техники безопасности;

– экологические требования к материалам для приготовления растворов, правила безопасности при приготовлении растворов и производстве работ по укреплению грунта.

Проектирование цементации грунтов

Зоны закрепления и требуемую несущую способность грунтов.

Расчетным путем определяют зону и степень влияния здания на грунт. В случае необходимости уменьшения осадок здания (или остановки дальнейших осадок существующего здания) при фактическом геологическом строении, в расчет закладывают повышенные физико-механические свойства некоторых зон грунта, что в последующем обеспечивается выполнением цементации грунтов.

Рисунок 1. Расчет напряжений в грунте.

Рисунок 2. Моделирование деформаций здания.

Способ введения цементного раствора в грунт определяют в зависимости от глубины и массивности закрепляемого участка, степени усиления грунтов, окружающей застройки и других факторов.

Методы цементации грунтов могут сильно отличаться как по эффективности проводимых мероприятий, так и по скорости и стоимости выполняемой работы. Самые «бюджетные» методы цементации грунтов подразумевают ручное бурение скважин, установку самодельных инъекторов из перфорированных труб и применение неспециализированных низкоэффективных механизмов, что отрицательно сказывается на производительности труда, а самое главное – на качестве выполняемой работы. Как правило, такие мероприятия обеспечивают лишь заполнение пустот в грунте, но не позволяют задать требуемые физико-механические свойства грунтам и спрогнозировать дальнейшие осадки сооружения. Современные же методы цементации грунтов подразумевают применение специализированной техники, обеспечивающей высокую производительность и надежное прогнозирование результата работ при сопоставимых стоимостях.

В зависимости от решаемой задачи, геологических условий, способа цементации и климатических условий строительной площадки, подбирается состав раствора для цементации грунтов. В цементном растворе регулируется не только марка цемента и водоцементное отношение, но и могут быть применены композиции пластификаторов, ускорителей, фибры и других компонентов для достижения требуемых характеристик. Расчетный расход вводимой в грунт цементной смеси так же зависит от фактических геологических условий и технологии цементации грунтов.

Основным способом контроля качества выполненной работы по цементации грунтов, является испытание физико-механических свойств закрепленного массива грунта. Такие испытания могут быть проведены как на отобранных образцах (монолитах, кернах) в специализированной лаборатории, так в полевых условиях с применением штампов (металлической «пятки» на которую прикладывается нагрузка и замеряются ее осадки).

ИНЪЕКТИРОВАНИЕ ГРУНТА. СИСТЕМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ:

Материалы для цементации грунта

Материалы для смолизации грунта

Пластифицирующий ускоритель

Усиление фундаментов цементацией

Фундамент любого сооружения – конструкция, от состояния которой зависит долговечность постройки, качество и безопасность ее эксплуатации.

К сожалению, не редки случаи, когда железобетонное основание дома проявляет себя не лучшим образом: под воздействием одного или ряда факторов в фундаменте появляются трещины, которые также могут и обязательно обнаружатся в несущей стене дома.

Если трещины незначительны и со временем не увеличиваются в размерах, то можно провести простейший косметический ремонт – попросту их замазать цементным раствором. Но если они продолжают «разрастаться», то самое время бить тревогу и как-то решать эту проблему.

Одним из вариантов укрепления железобетонных оснований дома является усиление фундаментов цементацией. Такой способ подходит не только для собственно тела фундамента, но и для грунта, находящегося непосредственно под его подошвой.

Цементация – способ укрепления основания дома путем введения в тело фундамента инъекций специальных растворов на основе цемента: обычный цементный, цементно-песчаный (Какой песок нужен для фундамента в этом случае? Естественно, мелкой и средней фракции), бентонитовый и т.д. в зависимости от состава материала из которого сделан фундамент. Осуществляется путем предварительного бурения скважины в теле фундамента и последующей закачкой раствора под давлением (что может стать препоной для цементации фундамента своими руками, однако под это дело можно приспособить недорогой насос). Расчетное количество инъекций, введенных в область повреждения фундамента, позволяет упрочить связи между составляющими бетона, сделать фундамент монолитным.

Усиление фундамента цементацией может осуществляться двумя способами:

бурением наклонной вертикальной скважины в фундаменте на глубину, которая не превышает глубину залегания подошвы на 30 см (не добуривают 0,3 м до подошвы);
во втором случае бурят аналогичную скважину, но сквозь подошву фундамента, заглубляя ее в грунт на 50 см. Это делается для заполнения пустот под фундаментом, улучшения передачи нагрузки от дома на грунтовое основание (например, песчаная подушка под фундаментом размылась грунтовыми водами), а также увеличения площади подошвы фундамента

Меры по предотвращению размывания грунта

Укрепление основания неразрывно связано с работами по защите от размыва и удалению излишней влаги.

Способы защиты от размывания:

устройство отмостки – бетонирование или асфальтирование по периметру здания с уклоном для отвода талых и дождевых вод от фундамента;
дренаж – формирование вокруг здания сети труб, лотков и других водоотводящих путей, устройство при необходимости ливневой системы;
откачка насосами – сброс воды в накопительные приямки, колодцы или котлованы с последующей откачкой насосами в водоотводные канавы;
вакуумная установка с эжекторными иглофильтрами – понижение уровня грунтовых вод путем их откачки под действием разрежения через установленный в грунте иглофильтр;
электроосмотическое осушение – уплотнение влажных илистых грунтов, через которые пропущен постоянный электрический ток, при сочетании электроосмотического осушения с вакуумным водопонижением эффективность повышается.

Проведение мероприятий, предотвращающих размыв основания, помимо устойчивости здания положительно сказывается на гидроизоляции строительных конструкций.

Методы[ | ]

В результате закрепления грунтов увеличивается их несущая способность и устойчивость, повышается прочность, водопрочность и водонепроницаемость, увеличивается сопротивление размыву.

Закрепление грунтов достигается принудительным нагнетанием в грунт различных вяжущих материалов, а также воздействием на массив грунта различных физических полей: электрическим током, нагреванием и охлаждением. К вяжущим относят любые порошкообразные, жидкие и пастообразные материалы, превращающиеся в камневидное тело при затворении водой или отвердителем или после взаимодействия с коагулянтом. Для закрепления грунтов наиболее часто используют водно-цементные суспензии (см. цементация грунтов) (весовое отношение цемента к воде 0,1-2,0) в чистом виде или с различными отощающими добавками (песок, золы уноса, молотый шлак и т. д.); водные глинистые суспензии (плотность 1,1-1,5 г/см3); расплав битума (см. битумизация грунтов) (с температурой 150 0С); эмульсии битума в воде (с концентрацией 50-65 %); раствор жидкого стекла (силиката натрия) с плотностью 1,05-1,32 г/см3 (см. силикатизация грунтов); некоторые виды синтетических смол (формальдегидные, эпоксидные, полиуретановые, полиакриловые и др.). Название способа закрепления грунтов даётся по виду инъекционного раствора или природе физического поля, искусственно прилагаемого к массиву грунта.

Для закрепления трещиноватых скальных, кавернозных, гравийно-галечниковых грунтов применяются: цементация, глинизация и битумизация; для песчаных и лессовых грунтов — силикатизация и смолизация; для водонасыщенных глинистых грунтов — методы электрохимического воздействия; для лессов — термическая обработка; для плывунов — электроплавление; для слабых грунтов — искусственное замораживание и др.

Когда возникает необходимость усиления

Просевший или изначально слабый грунт усиливают под уже построенным зданием либо перед началом строительства на участке с плохими инженерно-геологическими условиями. Как правило, укрепление грунта под действующим сооружением сочетают с ремонтом и усилением фундамента.

Необходимость укрепления основания под фундаментом существующего здания возникает по следующим причинам:

просчеты проектирования из-за отсутствия или недостоверной информации о геологии участка, некачественное проведение строительных работ;
возрастание нагрузки на фундамент при реконструкции, надстройке дополнительных этажей, монтаже нового оборудования;
смещение пластов при проведении строительно-монтажных работ поблизости;
размыв основания при подъеме уровня грунтовых вод, нарушениях водоотвода талых и дождевых вод, авариях систем водоснабжения и канализации;
вспучивание грунта из-за увеличения глубины промерзания зимой под действием изменений в климате.

Выбор конкретной технологии при укреплении основания под построенным сооружением увязывают с соответствующими объективными ограничениями. При новом строительстве способ усиления грунтов выбирают по результатам технико-экономического обоснования.

Технологии последнего времени позволяют задействовать в строительстве после дополнительной подготовки площадки с самыми сложными инженерно-геологическими условиями.

Механический метод

В этом случае грунт укрепляют при помощи внедрения дополнительных элементов или материалов: свай, щебня, грунта и т.д. А для того, чтобы немного уплотнить структуру, могут воспользоваться трамбовкой и подобными операциями. Рассмотрим их особенности.

Укрепление с помощью железобетонных свай
. Суть этого метода заключается, что свая проходит сквозь слой слабого грунта и достигает слоя более плотного, закрепляясь там, и тем самым укрепляя грунт. Чтобы устроить такое укрепление, используют несколько способов: так, сваю могут вдавливать специальной машиной, могут забивать в грунт, пробурив для этого отверстие или без него. Есть также вариант, когда в грунт погружается труба, а уже в нее потом заливается бетон. В любом случае, такой способ требует огромных усилий и немалой строительной площадки, используется, в основном, при строительстве крупных объектов.
Грунтовые сваи
. Принцип и эффект сравним с предыдущим вариантом, только получается намного дешевле и более экологично. В общих чертах, принцип их создания выглядит так: бурится отверстие, в которое потом поэтапно засыпают наполнитель из разных фракций, периодически все это трамбуется. В итоге получаем надежно укрепленный грунт.
Если слой того грунта, который будет нужен, небольшой, то можно воспользоваться средствами трамбовки с помощью катков, виброплит
и некоторыми другими устройствами. Если основа – пылеватый песок, то трамбовку проводят вместе с водой. Такой способ применим на таких объектах, как дороги, аэродромы и т.д. Если же грунт настолько слабый, что такой способ не поможет, то есть смысл извлечь его и заменить другим.

Глинизация и битумизация

Данные методы способны существенно уменьшить водонепроницаемость скальных трещиноватых пород. Смесь подаётся через трубу-инъектор диаметром 20-35 мм. Как и при силикатизации, происходит нагнетание водной суспензии, содержание монтмориллонита в которой составляет порядка 60%. Для лучшего заполнения раствором пор грунта, непосредственно перед началом глинизации в инъектор нагнетается около 20 дм3 воды под давлением в несколько атмосфер.

Битумизация целесообразна в тех случаях, когда цементация невозможна по причине высокой скорости течения грунтовых вод (90 м/сутки и более).

Как видим, современные технические возможности позволяют осуществлять закрепление грунтов самыми различными способами. Правильно выбрав технологию и неукоснительно соблюдая правила её выполнения, можно произвести закрепление грунтового основания любого типа.

Что такое цементация грунта? Технология выполнения укрепительных работ

Струйная цементация грунтов – это физико-химическое закрепление с целью создания окаменевшего основания. Проще говоря, данная технология позволяет создавать, укреплять или выравнивать фундаментные основания без рытья котлованов и откапывания существующих конструкций.

Струйная цементация (технология jet grouting) позволяет производить закладку фундаментного основания в условиях строительства вблизи других построек, когда рытье котлована невозможно. Так же, с помощью данной технологии, можно укрепить фундаменты существующих зданий, не нанося им никакого вреда. Работы могут производиться в различных условиях, при сесмически активных почвах, близком залегании природных вод и т.д.

1 Основные понятия

Струйная цементация грунтов (в переводе jet grouting) – наиболее старая технология, позволяющая произвести такое закрепление грунта.

Применять ее начали для укрепления рыхлых, крупнопесчаных, крупнообломочных почв. Дело в том, что рыть котлован на песке – вообще задача неблагодарная.

В условиях же крупнообломочных каменистых грунтов попытка нарушения целостности грунта (особенно это касается горных районов) вообще может привести к катастрофическим последствиям, типа оползней.

Применение метода струйной цементации для закрепления фундамента

Такое положение дел вряд ли бы порадовало застройщиков, поэтому пришлось изобретать метод, позволяющий произвести закрепление без нарушения целостности почвы.

Технология jet grouting заключается в том, что в почву вертикально вводятся специальные трубкоинъекторы (труба с отверстиями, диаметром 2-4 мм), через которую под большим давлением подается смесь воды и цемента (цементное молоко).

Вода под давлением производит гидроразрыв земельного основания, заполняя трещины цементной смесью.

Лишняя вода постепенно выдавливается на поверхность. Раствор же постепенно застывает и образует с почвой прочную неразмываемую смесь – грунтобетон.

Результат выполненных работ по закреплению грунта основания струйной технологией после откопки

Если закрепление грунта производится на небольшой глубине, инъектор забивают в землю. При работе на больших глубинах, его погружают в заранее пробуренную скважину.

1.1 Положительные и отрицательные стороны

Данный метод хорошо известен в кругу профессиональных застройщиков и архитекторов. Он имеет множество положительных особенностей. Что же касается его негативных сторон, то они больше связаны с невозможностью применения в бытовой сфере.

1.2 Плюсы струйной цементации

Данная технология позволяет осуществлять закрепление грунтов практически без нарушения их целостности и без динамического воздействия на них. Благодаря этому jet grouting может использоваться для укрепления горных районов, реконструкции старых зданий, проведения работ в условиях плотной городской застройки.
Оказывает на землю комбинированное воздействие. Во-первых, возникают новые и уплотняются старые межчастичные связи. Во-вторых, производится уплотнение основания под высоким давлением. В-третьих, в земле закладываются высокопрочные вертикальные сваи из грунтобетона на заданном расстоянии, а так же возникают хаотичные грунтобетонные горизонтальные прослойки.
Закрепление основания таким способом позволяет достигать его высокой прочности.
Данная технология позволяет практически полностью предотвратить проседание грунта.
Дает возможность исправлять крены высотных зданий.
Работы могут производиться на любых почвах как выше, так и ниже грунтовых вод.
Цементация позволяет производить работы без проведения каких-либо отходов. Следовательно она может применяться для создания или укрепления саркофагов высокотоксичных или радиационных отходов без их выхода на поверхность, а так же с минимальным контактированием рабочих.

1.3 Минусы цементации

Ранее к минусам jet grouting относили отсутствие возможности выполнения работ на грунтах высокой плотности. Однако новые технологии, применяющие микро гидроразрывы, позволяют производить закрепление абсолютно любых грунтов.

Цементация грунта производится только специальной техникой

Поэтому к недостаткам можно отнести лишь то, что данный метод не может быть использован в бытовых условиях, по крайней мере, самостоятельно. Цементация требует специального оборудования, навыков, затрат финансов и времени, а так же предварительной сейсморазведки. От особенностей грунта зависит давление и состав подаваемой жидкости.

2 Порядок выполнения работ

Технология струйной цементации грунтов, как уже говорилось ранее, позволяет производить закрепление любых грунтов в любых условиях.

Диаметр грунтобетонных свай, в зависимости от особенностей грунта и нужд застройщика, может находиться в пределах от 60 см до 2 метров.

Остановимся подробнее на порядке выполнения работ:

На первом этапе нужно произвести погрузку инъектора в грунт. Если того позволяет структура грунта и глубина цементации, инъектор вбивают без бурения скважины. Если же нет, производится бурение скважины диаметром 112 мм глубиной, соответствующей проектной отметке.
При подъеме инъектора вверх, через отверстия в конусной насадке под давлением до 600 атмосфер подается цементная суспензия. Пропорции смешивания цемента и воды находятся в пределах от 1:0,4 до 1:10 в зависимости от степени водопоглощения грунта.
Цементное молоко, выходя под большим давлением из форсунок (отверстий) в инъекторе, диаметром 2-4 мм, не только заполнчет естественные поры грунта, но и производит небольшие гидроразрывы, что позволяет закрепить большее пространство и не допустить в дальнейшем просадки здания.
Сразу после заливки цементно-бетонных свай, при необходимости, производится их армирование. В зависимости от назначения, производится задавливание в смесь металлических или железобетонных столбов.

На прочность грунтобетонного основания, созданного по технологии jet grouting, влияет тип грунта и количество израсходованного цемента.

Схема выполнения работ по цементации грунта

Максимальная прочность достигается при работе в песчаных и гравилистых грунтах, минимальная – в глинистых.

2.1 Область применения

Область применения технологии струйной цементации очень широка: от городского строительства домов до предотвращения оползней и заполнения шахтных выработок.

ограждение котлованов пересекающимися грунтобетонными сваями, выполняющими роль как вертикальной, так и противофильтрационной завесы;
усиление любых типов фундаментов: ленточных, свайных, из железобетонных монолитных плит для повышения деформационных характеристик грунтовых оснований;
установка буровых комбинированных свай, методом вбивания металлических или железобетонных элементов в грунтово-цементную смесь;
создание разъединительных стенок, противостоящих разрушению существующих зданий при строительстве новых;
заполнение горных, шахтных выработок и карстовых пустот;
проведение противооползневых мероприятий;
цементация используется для закрепления слабых грунтов при проведении дорожно-транспортного строительства, сооружения тоннелей и мостов;

Буровая установка для цементации грунта

2.2 Технологическое оборудование

Как уже упоминалось ранее, для проведения струйной цементации оснований нужно серьезное профессиональное оборудование.

Буровые установки. Они могут быть крупногабаритными (для выполнения бурения на глубину до 50 метров) и мелкогабаритные (позволяют выполнять работы на глубине от 2 метров в условиях тесной застройки и небольшого рабочего пространства).
Высоконапорные насосные установки, позволяющие подавать цементную суспензию под давлением от 450 до 600 атмосфер. Такое оборудование подает за одну минуту в скважину от 150 до 420 литров суспензии.
Миксерные установки для приготовления водно-цементной суспензии.

2.3 Технология струйной цементации грунтов (видео)

Читайте также: