GeoSol - геотехнические решенияИскусственное преобразование свойств грунтов (уплотнением, закреплением или упрочнением) производят в целях повышения их прочности, снижения деформативности и водонепроницаемости в основании вновь строящихся или существующих сооружений.
Наиболее популярным способом укрепления грунтов является их закрепление цементными растворами. К таким способам можно отнести следующие технологии:
1. Армирование грунта грунтоцементными элементами, выполняемыми по технологии струйной цементации грунтов (jet grouting).
Сущность технологии струйной цементации грунтов заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и перемешивания грунта с цементным раствором, в результате чего образуются грунтоцементные элементы чаще всего диаметром Ø500-3000 мм.
Устройство грунтоцементных элементов методом струйной цементации может производиться по следующим технологиям:
- однокомпонентная технология — разрушение грунта производится струей цементного раствора (Jet-1);
- двухкомпонентная технология — для увеличения объема закрепляемого грунта используется дополнительно энергия сжатого воздуха, создающего искусственный воздушный поток вокруг струи раствора (Jet-2).
При проектировании армирования грунта определяют диаметр грунтоцементных элементов (в зависимости от свойств грунтов), их шаг, а также другие технологические параметры струйной цементации (одно- или двухкомпонентная технология, водоцементное соотношение, диаметр форсунок, время обработки интервала и др.).
Струйная цементация грунтов является наиболее предсказуемой технологией укрепления грунтов. Есть понимание проектируемых параметров грунтоцементного элемента (диаметр, прочность, модуль деформации), которые можно предварительно назначить в проекте. Есть возможность проконтролировать качество закрепления (отбор образцов грунтоцемента для испытания в лаборатории, штамповые испытания ячейки армированного массива грунта).
2. Армирование грунта грунтоцементными элементами, выполняемыми по буросмесительному методу (deep soil mixing, DSM).
Сущность укрепления грунтов по методу глубинного перемешивания состоит в измельчении грунта без извлечения его на поверхность в процессе погружения бурового инструмента и смешивании грунта с раствором вяжущего или сухим материалом (цементом, известью), подаваемыми через буровую штангу, соединенную с наконечником специальной конструкции (смесителем). В результате образуется грунтоцементный элемент повышенной прочности, зависящей от содержания цемента и вида грунта.
Глубинное укрепление грунтов цементным раствором или сухим материалом (цементом или известью) допускается применять в любых грунтах (глинистых, песчаных, лессовых, илах), за исключением сапропелей.
3. Инъекция грунтов по манжетной технологии.
В этом случае в качестве инъекционного раствора используется водоцементный раствор на основе микроцемента (ОТДВ «Микродур», «Паколь» и др.). Манжетная цементация грунтов выполняется через перфорированные трубки, отверстия которых закрыты манжетами. В качестве труб используются металлические трубы ВГП по ГОСТ 3262-75 или ПВХ колонны. Расстояние между отверстиями по высоте составляет 0,3-0,5 м.
Давление при инъекции составляет обычно 2-5 атм.
Инъекция грунтов возможна только в грунтах, имеющих значительную пористость и высокий коэффициент фильтрации. При этом получить качественный, сплошной и однородный массив грунта по практике не получается. Это является существенной отрицательной стороной данной технологии.
4. Инъекция грунтов в режиме гидроразрыва.
Усиление грунтов основания сооружений путем образования локально направленных гидроразрывов (вертикальных, горизонтальных, наклонных), заполняемых твердеющим раствором, следует применять в песчаных, суглинистых, глинистых, насыпных грунтах и лессах в целях уплотнения (армирования), изменения напряженно-деформированного состояния НДС массива грунта, а также для выправления крена зданий и сооружений на плитных фундаментах.
Усиление грунтов и изменение НДС массива грунта по технологии гидроразрывов следует производить путем нагнетания твердеющего раствора через скважины, оборудованные манжетными колоннами, позволяющие неоднократно в любой последовательности обрабатывать зоны (захватки).
Нагнетание растворов при уплотнении грунтов следует производить под пригрузом, исключающим выходы растворов на поверхность, в качестве которого может быть само здание (сооружение) на плитном фундаменте либо расчетный слой грунта над закрепляемым массивом, а при его отсутствии - специально устроенное покрытие из бетона или другого материала, по весу и прочностным свойствам способное исключать прорывы растворов на поверхность.
Давление при инъекции в режиме гидроразрыва составляет обычно 5-20 атм.
Инъекция грунтов в режиме гидроразрыва, также как и технология манжетной цементации, является слабо предсказуемой, обязательно требует наличие опытных работ.
5. Заполнительная инъекция грунтов цементным раствором
Заполнительная инъекция грунтов осуществляется на основе портландцемента и возможна только в грунтах, имеющих значительные полости. Выполняется с использованием металлических труб ВГП по ГОСТ 3262-75, ПВХ колонн или с использованием разжимного инъекционного пакера.
6. Менее популярными методами укрепления грунтов являются: механическое уплотнение грунтов (виброкатки, тяжелые тромбовки, глубинное уплотнение с помощью глубинного вибратора); использование геодрен (ускорение вывода лишней поровой жидкости с помощью синтетических материалов и грунтового пригруза) и др.