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.
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.
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.
к меню ↑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.
к меню ↑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.
к меню ↑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.
к меню ↑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.
