П р и м е ч а н и е – Длина участка инъекции (обрабатываемого участка) в протяженных зонах неустойчивых грунтов ограничивается 3 м по допустимым отклонением скважин.
укрепление грунтов из подземной выработки при размещении бурового оборудования в забое, инъекционного (растворосмесительного и насосного) – на дневной поверхности.
Таблица 1 – Характеристики метода струйной цементации грунтов
Группа грунтов | Вид укрепляемого грунта по ГОСТ 25100 | Характеристики укрепленного грунта | |
Прочность на сжатие, МПа | Модуль деформации, МПа | ||
Связные и несвязные грунты | Глина | 0,3 – 0,5 | 60 – 450 |
Суглинок | 1,5 – 5,0 | 500 – 2000 | |
Супесь, песок пылеватый и мелкий | 5 – 10 | 2000 – 5000 | |
Песок крупный и средней крупности | 5 – 15 | 3000 – 10000 | |
Песок гравелистый | 5 – 20 | 4000 – 20000 | |
Примечание – Прочность и модуль деформации укрепленного грунта определяются по ГОСТ 10180, ГОСТ 24452, ГОСТ 28570. | |||
5.4.2. Расположение инъекционных скважин должно обеспечить необходимый контур и сплошность укрепления грунтового массива (расстояние между скважинами и рядами скважин зависит от характеристик укрепляемого грунта и проникающей способности инъекционных растворов).
5.4.3. Дополнительные скважины следует назначать в том случае, если после инъекции раствора в скважинах будут обнаружены зоны с поглощением раствора, превышающим в 10 раз среднее поглощение для данной очереди скважин, участки с неполноценной инъекцией или участки скважин, которые не могли быть пробурены до проектной глубины по производственным обстоятельствам.
5.4.4. Для контроля и оценки качества работ проектом должно предусматриваться от 2 % до 5 % контрольных скважин от общего количества инъекционных скважин. Контрольные скважины назначаются также на основе анализа исполнительной документации по объекту на участках работ, где зафиксировано нарушение технологии инъекции, осложнение гидрогеологических условий и т.п.
5.4.5. При струйной цементации грунтов порядок обработки скважин устанавливается с тем расчетом, чтобы дать возможность сформироваться свае (схватиться инъекционному раствору). При этом обработка грунта выполняется через одну или через две скважины (СП 3.02.01-83 [2], пособие [8]).
5.4.6. Диаметры скважин назначают в зависимости от глубины бурения и технических характеристик бурового оборудования.
5.4.7. Основные технологические схемы производства инъекционных работ приведены на рисунках Б.1 – Б.8 (приложение Б).
5.5. Оборудование для проведения работ по укреплению грунтов
5.5.1. Оборудование для проведения работ по укреплению грунтов следует выбирать в зависимости от способа укрепления грунтов (инъекция, струйная цементация), объемов работ, вида инъекционного раствора и технологической схемы его приготовления и нагнетания.
5.5.2. Буровое оборудование в зависимости от назначения должно обеспечивать ударно-вращательный и вращательный способы бурения скважин, необходимое их направление, глубину бурения и диаметр скважин.
5.5.3. Смесительное и нагнетательное оборудование, оснащенное контрольно-измерительной аппаратурой, должно обеспечивать тщательное перемешивание компонентов раствора, требуемое давление нагнетания, высокие темпы работ при минимальных трудовых и материальных затратах, наименьшее загромождение строительных площадок, удобство транспортировки, монтажа, демонтажа и безопасное обслуживание.
П р и м е ч а н и е – Состав оборудования для выполнения работ по укреплению грунтов
различными методами приведен на рисунках В.1 и В.2 (приложение В).
5.5.4. В зависимости от гидрогеологических условий участка и принятой технологии инъекции при нагнетании раствора следует использовать кондукторы или пакеры. При обработке трещиноватых грунтов нагнетание раствора осуществляется через буровой став или манжетную колонну, а для обработки несвязных грунтов – через забивные инъекторы, инъекторы-тампоны или манжетные колонны.
Приме чания
1. Кондукторы предназначены для закрепления и герметизации устья скважины, обеспечения заданного направления скважины при бурении, для установки на скважине инъекционной головки с запорной арматурой и измерительными приборами.
2. Пакеры предназначены для герметизации скважины (одиночный пакер) или изолирования участка скважины, намеченного для инъекции (двойной пакер). Закрепление пакера в скважине происходит за счет механического обжатия или гидравлического расширения резиновых манжет, укрепленных на нагнетательном ставе.
3. Манжетные колонны, установленные в скважины, позволяют обрабатывать несвязные грунты в любой последовательности, на любых участках и выполнять многократную инъекцию растворов разных типов в одну и ту же скважину.
4. Инъекция раствора в грунт через буровой став выполняется при нагнетании инъекционного раствора вместо бурового* раствора через буровую коронку при прямом или обратном ее ходе (см. рисунок Б.3 приложения Б).
5.5.4.1. Инъекционные растворы (суспензии) на основе тонкодисперсных минеральных вяжущих (например, типа Микродур по ТУ 5735-001-17466563-09 [9]) должны нагнетаться в грунты только через манжетные колонны.
Несвязные грунты инъектируются через инъектор (см. 3.10), буровой став или манжетную колонну. Трещиноватые скальные грунты инъектируются через кондуктор или пакер.
5.5.4.3. Оборудование скважин (кондукторы, пакеры, манжетные колонны,
*Промывочного.
инъекторы, превенторные устройства и т.п.) подбирается в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий объекта и способа инъекции грунтов (см. рисунки В.1 и В.2 приложения В).
П р и м е ч а н и е – Характеристики инъекционого оборудования для укрепления грунтов
приведены в приложении Г.
5.6. Составы и характеристики инъекционных растворов
5.6.1. В зависимости от инженерно-геологических условий, цели и принятого метода инъекции для укрепления грунтов следует применять инъекционные растворы на основе минеральных вяжущих (ГОСТ 13078, ГОСТ 30459, ГОСТ 31108, ГОСТ 25795, ТУ 5735-001-17466563-09 [9]) или полимерных материалов (ГОСТ 14231), обладающих широким диапазоном реологических и физикомеханических характеристик.
П р и м е ч а н и е – Для инъекции грунтов используются цементные, цементно-глинистые,
цементно-песчаные, цементно-полимерные, цементно-силикатные растворы, растворы на основе тонкодисперсных цементов, глинистые и глино-силикатные, силикатные и растворы на основе полимерных смол, в том числе вспененные.
5.6.2. К инъекционным растворам предъявляются следующие требования:
- высокая проникающая способность;
- минимальная усадка тампонажного камня;
- возможность регулирования технологических (реологических) параметров (вязкость, сроки схватывания или отверждения и др.);
- прочность и водонепроницаемость укрепленного грунта, соответствующая цели инъекции.
5.6.3. Основные виды инъекционных растворов и их краткая характеристика приведены в таблице Д.1 (приложение Д).
5.6.4. При выборе вида и состава инъекционного раствора следует учитывать:
- 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.
П р и м е ч а н и е – Для укрепления грунтов используются различные виды и рецептуры
инъекционных растворов. Вид раствора определяется материалом, на основе которого его приготавливают, рецептура – различными компонентами, добавками, улучшающими и регулирующими свойства раствора.
5.6.5. Для достижения необходимого эффекта укрепления грунтов в определенных инженерно-геологических условиях могут быть использованы комплексы растворов, нагнетаемые в грунт в последовательности, установленной опытным путем (см. 5.1.3).
5.6.6. Свойства растворов регулируются соотношением исходных компонентов и инертных и активных минеральных и химических добавок (ГОСТ 5802, ГОСТ 30459).
5.6.7. В каждом конкретном случае рабочие рецептуры инъекционных растворов назначают после проведения лабораторных исследований по укреплению грунтов и опытных инъекций в производственных условиях в соответствии с 5.1.3.
5.6.8. При обычной инъекции грунтов для обеспечения высоких прочностных характеристик грунтов (более 1,0 МПа) используются все виды растворов на основе цемента с различными добавками, тонкодисперсные минеральные вяжущие, силикатные (твердые гели) с органическими и неорганическими отвердителями (в том числе двухрастворная силикатизация), а также растворы полимерных смол.
5.6.9. Для повышения водонепроницаемости, устойчивости и обеспечения прочности укрепленного грунта от 0,3 до 1,0 МПа рекомендуется использовать цементные растворы жидких консистенций с силикатом натрия (ГОСТ 13078) и бентонитовой глиной (ГОСТ 25795, ТУ 5751-001-41219638-2010 [10]), растворы на основе тонкодисперсных вяжущих (ТУ 5735-001-17466563-09 [9]), силикатные растворы с неорганическими отвердителями (однорастворная силикатизация), растворы на основе полимерных смол малой концентрации.
5.6.10. Для струйной цементации грунтов рекомендуется использовать растворы минеральных вяжущих (цемент, бентонитовая глина и др.) жидких консистенций (В:Ц = 0,8 − 1,2) с химическими добавками разного назначения.
5.6.11. растворы (суспензии) на основе минеральных материалов (цемент, глина, зола и т.п.) с химическими добавками, регулирующими свойства раствора, следует использовать для заполнения пустот, крупных пор и трещин, повышения прочности и снижения водопроницаемости крупнопористых несвязных
грунтов с коэффициентом фильтрации Кф ≥ 50 м/сут, а также трещиноватых скальных грунтов с величиной раскрытия трещин от 0,1 мм и более и удельным водопоглощением грунта от 0,01 л/(мин·м·м.вод.ст.) (руководство [3] и ВСН 34-83 [11]).