Струйное цементирование грунтов — идея крупного строительного бизнеса

Содержание

Струйная цементация грунтов «Jet Grouting»

Струйное цементирование грунтов — идея крупного строительного бизнеса

Струйная цементация грунтов («jet grouting») — метод закрепления грунтов, основанный на одновременном разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора. В результате струйной цементации грунта в нем образуются цилиндрические колонны диаметром 600—2000 мм.

Порядок производства работ

  1. Бурение лидерной скважины диаметром 112—132 мм до проектной отметки (прямой ход)
  2. Подъем буровой колонны с вращением и одновременной подачей струи цементного раствора под давлением до 500 атм.

    (обратный ход)

  3. Погружение в тело незатвердевшей грунтобетонной колонны армирующего элемента (арматурного каркаса).
  4. Готовая свая.

Во время прямого хода производят бурение лидерной скважины до проектной отметки.

Буровой раствор поступает через открытый прямой клапан в буровой наконечник для удаления шлама в процессе бурения. В качестве бурового раствора используется вода, бентонитовый или цементный раствор.

 В процессе обратного хода в сопла монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, подают под высоким давлением цементный раствор и начинают подъем колонны с одновременным ее вращением.

Технологическое оборудование

Так как разрушение и замешивание грунта требует высоких значений кинетической энергии струи раствора, для реализации схемы струйной цементации необходимо применение мощного высоконапорного цементировочного насоса.

Практика показала, что давление нагнетания должно составлять от 400 до 700 атм., а мощность двигателя должна быть не ниже 350 л. с. Другой важной частью технологического оборудования для цементации грунта является монитор, оснащенный соплами.

Назначение сопел — преобразование высокого давления раствора, развиваемого цементировочным насосом, в кинетическую энергию струи. В связи с высокими абразивными свойствами цементного раствора сопла изготавливаются из специального металлокерамического состава.

 При выполнении работ применяется современное буровое и насосное оборудование немецкого и итальянского производства:

  • Буровые установки PSM-20
  • Насос высокого давления SOILMEC 7T-500J
  • Автоматические миксерные установки GM-22. Производительностью 22 м³ раствора в час.
  • Силоса для цемента ёмкостью до 45 т.
  • Автоцементовозы

Преимущества технологии струйной цементации грунтов

  • Высокая скорость работ за счет малого диаметра бурения скважин
  • Выполнение работ в стесненных условиях (высота от 2 м, ширина от 1,5 м)
  • Отсутствие динамических воздействий.

При ограждении котлованов (подпорных стен) конструкция из грунтобетонных свай выполняет несколько функций:

  • воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки,
  • является вертикальной противофильтрационной завесой.

С помощью технологии струйной цементации грунтов возможно решение следующих задач:

  • Подпорные стены и ограждение котлованов.
  • Усиление всех типов фундаментов.
  • Противофильтрационные завесы и экраны.
  • Армирование грунтов и геомассив.
  • Закрепление грунтов при проходке тоннелей и строительстве автодорог.
  • Укрепление откосов и склонов.
  • Закрепление грунтов в основании проектируемых фундаментов с целью повыше-ния прочностных и деформационных характеристик.
  • Разъединительные стенки влияния деформаций.
  • Устройство буровых свай.
  • Контролируемое заполнение подземных выработок и карстовых пустот.
  • Заглубление подвалов и надстройка зданий

Данная технология также позволяет выровнять прочностные и деформационные свойства грунта, внедрением в него армирующих элементов. При этом грунт и внедренные в него грунтобетонные сваи рассматриваются как единый геотехнический массив.

По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов — от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов.

Другим важным преимуществом технологии струйной цементации (jet-grouting) является чрезвычайно высокая предсказуемость результатов укрепления грунтов.

Это дает возможность уже на этапе проектирования и заключения подрядных договоров достаточно точно рассчитать геометрические и прочностные характеристики создаваемой подземной конструкции (свая, участок подпорной стенки и т.д.

), а соответственно — трудозатраты, материалы и стоимость подрядных работ.

Область применения

Из всего чрезвычайно обширного списка практических приложений технологии приведем лишь некоторые:

  • устройство одиночных свайных фундаментов,
  • устройство ленточных фундаментов и сплошных фундаментных плит из взаимно пересекающихся грунтоцементных свай,
  • сооружение подпорных стен для повышения устойчивости склонов и откосов,
  • закрепление слабых и обводненных грунтов вокруг строящихся поземных городских сооружений — колодцев, коллекторов, тоннелей,
  • сооружение противофильтрационных завес.

Проведению работ по закреплению грунтов должна предшествовать разработка проектной документации, в которой должны быть заданы требуемые прочностные и фильтрационные свойства закрепленного массива грунта. Поэтому для модификации грунтов в зависимости от поставленной задачи должны применяться соответствующие технологии и растворы.

Усиление фундаментов зданий, устройство котлованов вблизи существующих зданий, устройство свай повышенной несущей способности, закрепление грунтов, создание противофильтрационных завес может быть решено с использованием струйной технологии.

По струйной технологии могут выполняться как цилиндрические сваи, анкера, колонны закрепленного грунта диаметром до 2 м, так и плоские горизонтальные и вертикальные элементы в грунте при подъеме монитора без вращения (панельные, щелевые).

Данная технология также позволяет улучшить (выровнять) прочностные и деформационные свойства грунта, внедрением в него армирующих свайных элементов. При этом грунт и внедренные в него грунтобетонные сваи рассматриваются как единый геотехнический массив.

Закрепление грунтов основания, методом струйной технологии, для нового строительства, как правило, применяется в следующих случаях:

  • при наличии в основании проектируемого сооружения слабых водонасыщенных и заторфованных грунтов, имеющих модуль деформации Е ≤ 5,0 МПа;
  • при значительных нагрузках на фундаменты (передающих давление на грунт 0,3 МПа и более);
  • в случае примыкания к существующему зданию и сооружению нового строения.

Объекты:

Промузел «Колядичи» г. МинскСтроительство шахт №1, №3, №7, №8, №9, №10 и участка коллектора «Центр» в р-не МКАД.
 

Противофильтрационные завесы

Строительство котлованов в устойчивых грунтах не представляет трудностей, однако задача многократно усложняется, когда грунтовый массив находится в обводненном состоянии.

В таких случаях применяется традиционный способ, основанный на предварительном сооружении «стены в грунте» или опускной крепи до глубины залегания слоя естественного водоупора с последующей разработкой грунта под защитой водонепроницаемого ограждения.

Технология «Jet Grouting» в действии

Иная ситуация наступает, когда естественный водоупор отсутствует или когда он находится на значительной глубине, при которой его достижение ограждающими конструкциями становится экономически нецелесообразным.

До недавнего времени в этом случае применяли методы водопонижения, которые часто бывали неэффективными при высоких фильтрационных характеристиках грунтов или становились опасными в связи с суффозионными процессами, негативно влияющими на фундаменты близко расположенных зданий и сооружений.

Сегодня такая задача может быть успешно решена с помощью технологии струйной цементации грунтов, позволяющей создать искусственный слой водоупора — горизонтальную противофильтрационную завесу (ГПФЗ).

Схема устройства горизонтальной противофильтрационной завесы

Устройство завес выполняется с дневной поверхности строительной площадки, либо с промежуточной отметки пионерного котлована. Глубина пионерного котлована ограничивается уровнем грунтовых вод.

Последнее решение не только резко сокращает общий объем бурения, но существенно его облегчает, так как в этом случае удаляется верхний слой грунта, содержащий остатки старых фундаментов, строительный мусор и т.п.

Применение данного метода позволяет улучшить деформативные характеристики грунтов, но что более существенно, сделать их более однородными в пределах пятна застройки здания. При этом существенно снижается вероятность развития неравномерных осадок, и как следствие появление дефектов и повреждений.

Источник: https://www.bkdelta.ru/ru/technologies/cementaciya-gruntov-jet-grouting

Системы струйной цементации Jet-1, Jet-2, Jet-3: особенности и отличия

Струйное цементирование грунтов — идея крупного строительного бизнеса

Струйная цементация – методика закрепления породы нового поколения, позволяющая значительно упростить процесс строительства на нестабильных, обводненных и нарушенных породах. Каковы преимущества техники Jet Grouting, в чем отличия представленных на рынке систем цементации и какой отдать предпочтение для конкретного проекта?

Появление струйной цементации позволило открыть новые перспективы в строительстве на участках с проблемными геологическими условиями, а также добиться значительного снижения финансовых рисков при возведении различных объектов на нарушенных породах.

В каких случаях требуется укрепление грунта?

  • Необходимость улучшить характеристики грунта в пределах пятна застройки;
  • Обустройство противофильтрационных сооружений для защиты от подземных вод;
  • Создание туннелей и других подземных объектов;
  • Укрепление опорных конструкций в ходе ремонта и возведения зданий;
  • Укрепление откосов, берегов водоемов.

Укрепление грунта представляет собой изменение его физико-механических свойств под воздействием нагнетаемого инъекционного раствора. Результатом применения технологии становится трансформация породы в грунтоцементный массив, обладающий высокой прочностью и противофильтрационными характеристиками.

Методы закрепления подразделяются по типу раствора (цементация, силикатизация, смолизация), а также по методу введения стабилизирующей смеси в породу (инъекционный способ и струйная цементация).

Нагнетание стабилизирующего раствора по инъекционной технологии проходит под небольшим давлением (до 20 атм.), для ввода раствора в грунт используются забитые в породу перфорированные трубы-инъекторы либо скважины (рис. 1).

Рис. 1. Инъекционная цементация через скважины, распространение стабилизирующего раствора по трещинам породы.

Каковы недостатки инъекционного укрепления?

  • Использование инъекционного метода возможно лишь на породах, обладающих достаточно большим коэффициентом фильтрации (от 0, 2 м/сут);
  • При закреплении трещиноватых грунтов стабилизирующий раствор может распространяться на десятки метров, что ведет к непредсказуемым увеличениям расходов на строительство;
  • Результат инъекционного закрепления во многом зависит от характеристик породы и ее внутренней структуры (наличия включений, полостей, трещин), в связи с чем инъекционная методика не позволяет создать равномерно укрепленную грунтовую основу под крупное сооружение.

В чем преимущество струйной цементации в сравнении с инъекционной?

Методика Jet Grouting начала применяться в Японии и ряде европейских стран во второй половине XX века. За несколько десятилетий прогрессивная технология стала использоваться во всем мире и на сегодняшний день задействуется как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Струйная цементация сочетает в себе достоинства инъекционных технологий (эффективность, возможность проведения работ в ограниченном пространстве, вблизи построек) и такие специфические плюсы, как:

  • Возможность работы с грунтами с любым коэффициентом фильтрации и структурой, включая песок, гравий и суглинок;
  • Возможность создания монолитного грунтоцементного массива, обладающего предсказуемыми и стабильными характеристиками, не зависящими от типа породы.

Грунтоцемент, созданный по методике Jet Grouting, обладает искусственно созданной равномерной консистенцией и установленными свойствами (коэффициент фильтрации, коэффициент сжатия и т.п.

), благодаря чему уже во время проектирования можно добиться высокой точности расчетов и свести к минимуму риск неправильной осадки.

Из-за особенностей технологии созданный в ходе струйной цементации грунтоцемент имеет форму круглых в сечении свай (рис. 2).

Рис. 2. Процесс строительства противофильтрационной завесы из грунтоцементных свай.

Как выполняется цементация по методике Jet Grouting

Суть метода Jet Grouting – параллельное разрушение породы и перемешивание грунта и стабилизирующего раствора в формате mix-in-place (англ. «смешивание на месте»). Прогрессивный метод не только отличается эффективностью, но и позволяет экономить ресурсы, одновременно выполняя две технологические операции.

Для армирования породы методом Jet Grouting используется следующий базовый набор оборудования:

  • Специализированная буровая установка с буровым шнеком, оснащенным соплами;
  • Инъекционный насос для бетона;
  • Смесительная станция для производства стабилизирующего раствора.

Буровой инструмент

По своему устройству буровой инструмент для Jet Grouting отличается от стандартной из-за наличия канала для подачи стабилизирующего раствора.

Достигнув конца шнека, бетонный раствор подается во внутреннее пространство монитора – специального устройства, соединенного с буровым долотом.

Монитор оборудован форсунками, преобразующими энергию высокого давления в кинетическую энергию потока, разрушающего и перемешивающего породу.

Основные этапы укрепления грунтов по методике Jet Grouting

Предварительным этапом работ становится испытания грунтов на участке строительства, необходимое для выявления оптимально подходящей технологии цементации, необходимого состава стабилизирующего раствора, а также глубины бурения. Изготовление грунтоцементных свай (рис. 3) включает в себя следующие шаги:

Рис. 3. Создание грунтоцементной сваи: a – закачка бетона; b – бурение до проектной отметки; c – подача бетона под давлением;d – формирование тела сваи.
  1. Приготовление бетонной смеси необходимой консистенции;
  2. Тестирование образца грунтобетона на коэффициент фильтрации и соответствие проектной прочности;
  3. Закачка стабилизирующей смеси в буровое оборудование;
  4. Погружение монитора в грунт до необходимой глубины;
  5. Разрушение породы и создание грунтобетона с помощью энергии струи, подаваемой под напором;
  6. Извлечение монитора с одновременным созданием тела грунтоцементной сваи.

Чем отличаются системы цементации Jet-1, Jet-2 и Jet-3?

Главное отличие между тремя существующими системами струйной цементации – организация процесса разрушения грунта и создания грунтоцементных свай. Представленное на современном рынке буровое оборудование для Jet Grouting позволяет выполнять разрушение грунта и формирование свай с помощью:

  • Подаваемого под напором бетонного раствора (Jet-1);
  • Бетонного раствора и воздушной струи (Jet-2);
  • Бетонного раствора, воздушной струи и водяной струи (Jet-3).

Рис. 4. Создание грунтоцемента с помощью систем Jet-1, Jet-2 и Jet-3.

С возрастанием сложности методики цементирования растет и максимально возможный диаметр создаваемой грунтоцементной сваи (рис. 5). Добавление к струе бетонного раствора струй воздуха и воды позволяет более эффективно разрушать породу, добиваясь большего объема тела сваи.

Рис. 5. Готовая грунтоцементная свая, замер диаметра с помощью рулетки.

Основными критериями выбора между тремя системами являются тип пород на участке строительства и экономическая эффективность применения конкретной методики цементации. Задействование наиболее дорогостоящей системы Jet-3, требующей использования дополнительного оборудования, оправдано лишь при масштабном строительстве крупных объектов на проблемных грунтах.

Традиционная система Jet-1 применяется наиболее широко, самыми востребованными сферами использования являются создание противофильтрационных завес траншейного типа, укрепление грунтов и гражданское строительство.

В том случае, если повышенный вес постройки требует дополнительно усиленной опоры, возможно применение системы Jet-2, позволяющей создавать сваи большего диаметра.

Рассмотрим подробнее специфику каждой системы, ее возможности и требуемое оборудование:

Jet-1 (Single Fluid System, однокомпонентная система)

Необходимое оборудование: буровая машина, буровой шнек с каналом для подачи бетонной смеси, насос для Jet Grouting, смесительная станция. Максимальный диаметр свай: до 60 см. в суглинках, до 80 см. в песчаных породах.

Наиболее малозатратный вариант, для реализации требуется оснастить буровое оборудование шнеком с каналом для подачи бетонной смеси. Нагнетание стабилизирующего раствора происходит под давлением до 600 атм.

, бетонная смесь подается из форсунков в направлении, перпендикулярном ходу движения бурового шнека.

В связи с тем, что разрушение породы производится при помощи струи бетонного раствора, в малопроницаемых глинистых породах максимальный размер грунтоцементной сваи уменьшается.

Инструмент для Jet-1

Jet-2 (Double Fluid System, двухкомпонентная система)

Необходимое оборудование: буровая машина, двухканальный буровой шнек, насос для Jet Grouting, воздушный компрессор, смесительная станция.Максимальный диаметр свай: до 110 см. суглинках, до 150 см. в песчаных породах.

Струя бетонной смеси дополнительно усиливается с помощью подачи сжатого воздуха в том же направлении. Для проведения работ требуется специализированный воздушный насос для Jet-2 и буровое оборудование, оснащенное двухканальным шнеком.

Подача воздуха производится с помощью воздушных форсунков. Использование энергии сжатого воздуха увеличивает производительность и позволяет создавать сваи большего диаметра.

Как и при цементации по технике Jet-1, двойная бетоновоздушная струя подается в боковом направлении, разрушая породу вокруг бурового шнека.

Инструмент для Jet-2

Jet-3 (Triple Fluid System, трехкомпонентная система)

Необходимое оборудование: буровая машина, специализированная буровая штанга с тремя отдельными каналами, насос для Jet Grouting цементный, насос для воздуха, насос для воды, смесительная станция.Максимальный диаметр свай: до 250 см.

Наиболее дорогостоящая и сложная технология, требует применения трехканального бурового шнека и трех разновидностей насосов, а также повышенного расхода цемента.

В отличие от перечисленных выше методик, при цементации Jet-3 порода разрушается исключительно с помощью мощной водовоздушной струи, подаваемой перпендикулярно направлению бурения через сопла.

Стабилизирующий раствор подается вертикально через расположенные ниже форсунки, что позволяет исключить примеси в теле сваи и создать объемные бетонные сооружения большого диаметра.

На сегодняшний день методика Jet-3 – единственная технология цементации грунтов, с помощью которой можно произвести полное замещение породы бетоном. Система цементации Jet-3 широко применяется при строительстве на нарушенных грунтах с включениями, карстовыми пустотами и т.д.

Заключение

Подбор технологии цементации грунтов Jet Grouting производится на основе всестороннего анализа геологических особенностей участка, параметров возводимого сооружения и экономической эффективности.

Наименее затратная методика Jet-1 требует применения базового набора оборудования, сравнительно легка в исполнении и оптимально подходит для армирования слабых грунтов, создания завес для защиты от подземных вод, а также укрепления фундаментов.

Большой вес постройки, а также работа на участках, сложенных водоупорными глинистыми грунтами, являются показаниями к использованию системы Jet-2, позволяющей выполнить создание грунтоцементных свай увеличенного диаметра.

Наиболее дорогостоящая и ресурсозатратная система Jet-3 – оптимальный выбор при возведении масштабных сооружений и построек, а также при строительстве на участках с проблемными нарушенными породами.

Источник: http://www.Anker-PK.ru/poleznoe/zakreplenie_gruntov/sistemy_struinoy_cementacii/

Струйное цементирование грунтов — идея крупного строительного бизнеса

Струйное цементирование грунтов — идея крупного строительного бизнеса

Как оказалось, данная технология стала более дешевой альтернативой традиционных методов и открыла новые возможности в технологиях подземного строительства, попутно став решением многих, ранее нерешаемых, проблем в данной области.

Принципы технологии струйного цементирования грунтов

Основа технологии струйного цементирования грунтов (Jet-grouting) — энергия струи высокого напора цементного раствора разрушает и, одновременно, перемешивается с грунтом в режиме «mix-in-place» (перемешивание на месте) в ограниченном объеме пробуренной скважины. После затвердения смеси образуется новый материал — грунтобентон. Который превосходит в несколько раз характеристики окружающего его грунта по прочности и деформации.

Применение технологии не требует крупных подготовительных работ (например таких, как рытье котлована), и в отличие от традиционных технологий цементирования грунта, струйное цементирование позволяет проводить работы практически на всех типах грунтов — от песчаных и гравийных отложений, до мелкодисперсных глин и илов.

Ключевым отличием технологии является высокая предсказуемость результатов укрепления грунтов. Это достигается за счет применения специального автоматизированного оборудования. Поэтому, еще на этапе проектирования и заключения договоров с большой точностью можно предсказать геометрические и прочностные характеристики получаемого подземного сооружения.

Практическое устройство Jet-grouting сваи осуществляется в два этапа — прямым и обратным ходом буровой колонны. На первом этапе бурится лидерная скважина до проектной отметки.

На втором этапе — обратным ходом — из форсунки, расположенной на конце буровой колонны, под высоким давлением подается рабочий раствор.

Подъем и вращение буровой колонны осуществляется на определенных скоростях,  чем достигается равномерное размытие грунта и правильное формирование грунтобетоной сваи по всей глубине.

Области применения и преимущества технологии Jet-grouting

Сравнительная компактность оборудования и отсутствие необходимости в привлечении дополнительной громоздкой техники делает технологию доступной к применению как на открытых площадях, так и внутри объектов.

Из всего огромного списка практического применения Jet-grouting можно выделить лишь несколько основных:

  • Укрепление склонов и слабых грунтов, которое необходимо, например, при строительстве тоннелей, проходных коллекторов и других подземных сооружений;
  • Ограждение и устройство котлованов в неустойчивых грунтах;
  • Укрепление фундаментов при реконструкции и надстройки зданий;
  • Альтернатива устройству традиционных свайных конструкций (в застывающую смесь дополнительно вводят армирующую составляющую — металлическую балку, каркас и т.п.).

Основными преимуществами данной технологии принято называть:

  • Высокая скорость возведения грунтобетонных свай;
  • Установка может быть разделена на несколько составных частей. Основные работы могут проводиться малогабаритной буровой частью, а весь вспомогательный инъекционный комплекс может быть вынесен за пределы рабочей площадки. Таким образом работы можно проводить в закрытых помещениях, внутри зданий, на откосах и прочее;
  • Низкие технологические вибрации, в отличие от забивных методов, не несут негативного разрушающего воздействия на близко расположенные объекты. Поэтому технологию можно применять вблизи зданий и крупных инженерных конструкций без риска их разрушения и деформации;
  • Минимальные подготовительные работы. Для возведения и устройства свай диаметром 0,5-1,5 метра достаточно лидерной скважины диаметром до 12 см.

Бизнес и оборудование, работающее по технологии Jet-grouting

Главным недостатком технологии Jet-grouting является стоимость оборудования и необходимость в высококвалифицированном обслуживающем персонале. Так, промышленная установка, способная решить большинство задач, в полной комплектации обойдется в 40-60 миллионов рублей. Это без учета расходных материалов.

Однако, данный недостаток в естественном режиме ограничивает рост конкуренции. Что привело к тому, что спрос на данную технологию в России превышает предложения. Фирмы, специализирующиеся на Jet-grouting работают по всей стране, включая ближнее зарубежье. А перевозка оборудования с лихвой окупается. При стабильном спросе и крупных заказах оборудование окупится за 3-5 лет.

Специально для hobiz.ru

Источник: https://hobiz.ru/ideas/promo/strujnoe-cementirovanie-gruntov-ideya-krupnogo-stroitelnogo-biznesa/

Цементация грунтов

Струйное цементирование грунтов — идея крупного строительного бизнеса

Необходимость снижения деформаций зданий и сооружений возникает практически повсеместно, за редким исключением не трещиноватых скальных оснований. Существует три основные группы закрепления грунтов: физико-химические, химические и термические.

Учитывая технико-экономические показатели и относительную простоту производства работ, наибольшее распространение получило именно физико-химическое закрепление грунтов путем цементации грунтов. Очевидно, что цементация грунтов – это введение в грунт цементного раствора.

Но не всем известно, что одни методы цементации грунтов подразумевают лишь заполнение полостей в грунте (промоины, выгнивание современных грунтов с органикой и т.п.

), в то время как другие подразумевают перемешивание цементной смеси с грунтом, образуя однородный массив с заданными характеристиками, обеспечивающий соблюдение расчетных деформаций здания.

    Цементация грунтов является эффективным решением при:

  • усилении фундаментов;
  • проявлении признаков просадки здания (трещинах в стенах, выявлении разности осадок),
  • предстоящем увеличении нагрузки (при надстройке этажей, или пристройке смежного здания);
  • необходимости повышения физико-механических свойств грунтов в зоне планируемого строительства
  • закреплении просадочных, или карстовых грунтов;
  • при попадании в зону высокоподвижного грунта («плывуна») в ходе подземного строительства и проч.

Проектирование цементации грунтов

    При проектировании цементации грунтов в обязательном порядке определяют:

  1. Зоны закрепления и требуемую несущую способность грунтов.
  2. 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.

  3. Метод цементации грунтов.
  4. 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.

  5. Состав и расход вводимого в грунт раствора.
  6. 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.

  7. Контроль качества выполненной работы.
  8. 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).

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.

    К преимуществам технологии струйной цементации грунтов (jet grouting) относятся:

  • 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.

Усиление фундаментов

Технология струйной цементации широко применяется для усиления фундаментов существующих зданий.

Рисунок 10. Схема усиления фундаментов по технологии jet grouting.

Мобильность установки для струйной цементации, а также высокая подвижность ее буровой мачты, позволяют выполнять усиление фундаментов существующего здания даже в условиях плотной городской застройки, без раскопки усиливаемых фундаментов, вибраций и шума.

Рисунок 11. Усиление фундаментов по технологии jet grouting.

Рисунок 12. Усиление фундаментов по технологии jet grouting изнутри здания.

    Технология струйной цементации грунтов (jet grouting) обеспечивает высокие технико-экономические показатели при выполнении работ по:

  • усилению фундаментов;
  • закреплению оснований существующих зданий;
  • закреплению обводненных грунтов;
  • устройству подпорных стен и ограждения котлованов;
  • выполнении противофильтрационных завес;
  • заглублению сооружений;
  • снижению деформативности грунтов для нового строительства.

Если Вам нужно выполнить Цементацию грунтов — позвоните нам и мы проконсультируем Вас и поможем составить план решения Вашей задачи.

Источник: http://www.sigma-f.ru/cementaciya-gruntov.php

Струйная цементация грунтов: описания и основной принцип

Струйное цементирование грунтов — идея крупного строительного бизнеса

Технология струйной цементации грунта была реализована тремя государствами одновременно: Японией, Великобританией и Италией. Идея оказалась настолько эффективной, что в течение последних 10 лет, струйную цементацию стали применять строители всех стран Мира.

Струйная цементация грунта: суть технологии

Суть цементации грунта данного вида заключается в разрушении грунта струей цементного раствора с одновременным перемешиванием. После схватывания и твердения раствора в толще укрепляемого грунта образуется так называемый «грунтобетон».

Грунтобетон характеризуется высокой прочностью на сжатие – от 50 до 100 кгс/см2 для песчаного грунта и от 20 до 40 кгс/см2 для глинистой почвы. В ряде случаев можно получить более высокую прочность на сжатие. В этом случае в раствор добавляется больше связующего, а подача раствора осуществляет до тех пор, пока он не заместит весь участок укрепляемого грунта.

Преимущества струйной цементации перед другими технологиями иньектирования грунтов:

  • Техническая возможность укрепления грунтов всех типов: илистых, песчаных, мелкодисперсных глинистых, глинистых, грунтов с гравийными отложениями и пр.;
  • Стопроцентная предсказуемость планируемых прочностных характеристик – возможность точного расчета геометрических и прочностных характеристик планируемого сооружения еще на этапе разработки проектной документации;
  • Высокая скорость процесса;
  • Возможность работ в условиях ограниченного пространства – подвалах, в густо застроенных районах, на склонах и т.п.;
  • Усиливая фундамент, при диаметре начальной скважины 112 миллиметров, есть возможность получать бетонные сваи значительного диаметра – до 500-1500 миллиметров;
  • В отличие от свайного укрепления грунта, при струйной цементации отсутствует вредное влияние на фундаменты близстоящих зданий.

Когда необходима струйная цементация грунта?

  • Гарантированное укрепление слабого грунта при возведении тоннелей, коллекторов и других подземных сооружений;
  • Ограждение котлована на грунтах с высоким стоянием верховодки;
  • Строительство противофильтрационных заграждений;
  • Усиление фундамента при ремонте и увеличении высоты задания;
  • Придание устойчивости откосам и склонам;
  • Иньектирование карстовых пустот и трещин в скальном грунте.

Существуют следующие виды технологии струйного цементирования:

  • Однокомпонентная. Разрушение укрепляемого грунта под заполнение раствором происходит за счет энергии струи. При этом цементный раствор подается в грунт под давлением от 450 до 500 кгс/см2. Однокомпонентная технология характеризуется относительной простотой и необходимостью в минимальном наборе специального оборудования. Основной недостаток – возможность получать наименьшие диаметры свай по сравнению с технологиями других видов. К примеру, в илистом грунте по однокомпонентной технологии можно обустроить сваю диаметром до 600 миллиметров, а в песчаном грунте конструкцию диаметром не более 750-800 миллиметров;
  • Двухкомпонентная. Суть этого струйной цементации этого вида заключается в дополнительной подаче сжатого воздуха. Сжатый воздух подается для усиления энергии струи раствора и соответственного увеличения ее длины. При этом раствор и сжатый воздух попадают в лидерную скважину через двуполостной шланг – по центральной полости идет раствор, по внешней полости – воздух высокого давления. Диаметр свай в глинистом грунте получаемый по данной технологии – до 1200 миллиметров, в песчаном грунте – до 1500 миллиметров;
  • Трехкомпонентная. Принципиальное отличие этого вида цементации от двух предыдущих в ином формате образования полости пол заполнение раствором – сначала высоконапорной водовоздушной струей производится разрушение грунта, после чего в образовавшуюся полость подают цементный раствор. Основные преимущества – возможность получить колонну, состоящую из чистого раствора без примесей грунта и диаметр сваи до 2500 миллиметров. Основной недостаток – сложность технологии и необходимость в дополнительном дорогостоящем оборудовании.

Наборы оборудования для струйной цементации грунта

  • Однокомпонентная технология: специальный насос высокого давления, миксерная станция для приготовления цементного раствора производительностью 8-15 м3/ч, буровая машина с возможностью автоматического подъема бура с определенной скоростью, силос для цемента;
  • Двухкомпонентная технология. То же самое, что при однокомпонентной технологии, плюс компрессор и специальные двуполостные шланги;
  • Трехкомпонентная технология. То же самое, что при однокомпонентной технологии, плюс компрессор, второй насос высокого давления и специальные штанги для раздельной подачи воздуха, воды и цементного раствора.

Источник: http://salecement.ru/strujnaya-cementaciya-gruntov/

Что такое цементация грунта? Технология

Струйное цементирование грунтов — идея крупного строительного бизнеса

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.

Грунто-цементная свая

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.

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.

к меню ↑

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.

к меню ↑

Плюсы струйной цементации

  1. 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.

  2. 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.

  3. Закрепление основания таким способом позволяет достигать его высокой прочности.

  4. Данная технология позволяет практически полностью предотвратить проседание грунта.
  5. Дает возможность исправлять крены высотных зданий.
  6. Работы могут производиться на любых почвах как выше, так и ниже грунтовых вод.
  7. 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.

к меню ↑

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.

к меню ↑

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.

к меню ↑

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

к меню ↑

Технологическое оборудование

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

  1. 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).
  2. 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.
  3. Миксерные установки для приготовления водно-цементной суспензии.

к меню ↑

Технология струйной цементации грунтов (видео)

Источник: http://PoPenobloky.ru/beton/cementaciya-grunta.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.