При двухкомпонентном способе в грунт подается одновременно инъекционный раствор и сжатый воздух для предварительного разрушения грунта воздушной струей с образованием грунтоцементной сваи из укрепленного грунта диаметром от 1,5 до 2,0 м.
Трехкомпонентный способ заключается в размыве грунта водовоздушной струей под давлением от 40 до 60 МПа и выше с отдельной подачей под давлением от 3 до 5 МПа укрепляющего раствора из ниже расположенного сопла, при этом диаметр укрепления грунта достигает от 2 до 3 м.
П р и м е ч а н и е – Струйный скважинный монитор предназначен для нагнетания в сква-
жину под высоким давлением раствора, размыва грунта и перемешивания разрыхленного грунта с твердеющим раствором.
6.5.5. Основные технологические параметры методов струйной цементации грунтов приведены в таблице 2.
6.5.6. Состав работ по струйной цементации грунтов включает бурение направляющих
*Разрушение.
скважин и спуск монитора в скважину, установку его на проектной глубине, приготовление инъекционного раствора, подъем монитора с одновременной подачей инъекционного раствора через сопла*, размыв в грунте полостей и заполнение их грунтоцементным материалом, извлечение рабочего органа и перемещение агрегата на новую точку (см. рисунки Б.6 и Б.7 приложения Б).
6.5.7. Давление нагнетания инъекционного раствора должно находиться в пределах от 20 до 80 МПа.
П р и м е ч а н и е – При струйной цементации грунтов давление нагнетания раствора зависит от характеристик обрабатываемых грунтов и проектных размеров грунтоцементых свай.
Таблица 2
Наименование-технологических-параметров струйной цементации | Значения параметров для методов | |||||
Jet-1 | Jet-2 | Jet-3 | ||||
min | max | min | max | min | max | |
Давление подачи инъекционного раствора, МПа | 20 | 60 | 30 | 60 | 3 | 7 |
Расход инъекционного раствора, л/мин | 50 | 200 | 70 | 200 | 70 | 200 |
Давление воздушной струи, МПа | – | – | 0,6 | 1,2 | 0,6 | 1,2 |
Расход воздушной струи, л/мин | – | – | 2000 | 6000 | 2000 | 6000 |
Давление водяной струи, МПа | – | – | – | – | 20 | 50 |
Расход водяной струи, л/мин | – | – | – | – | 70 | 150 |
Диаметр сопла, мм | 1,5 | 3,0 | 1,5 | 3,0 | 4,0 | 8,0 |
Диаметр воздушного сопла, мм | – | – | 1 | 2 | 1 | 2 |
Диаметр водяного сопла, мм | – | – | – | – | 1,5 | 3,0 |
Скорость вращения, об/мин | 10 | 30 | 7 | 15 | 5 | 15 |
Скорость подъема бурового става, см/мин | 10 | 50 | 7 | 30 | 5 | 30 |
6.5.8. Нагнетание раствора при струйной цементации грунта должно проводиться триплексными насосами высокого давления по соединенным с монитором** нагнетательным армированным шлангам.
6.5.9. Монитор следует спускать в скважину при обеспечении подачи воды и
* Форсунки.
** Буровым ставом.
воздуха с малым расходом и низким давлением в соответствии с таблицей 2. После установки монитора на проектной глубине при неподвижном его положении разрушение грунта должно проводиться в течение от 1 до 2 мин (до появления пульпы из скважины). Подъем монитора следует начинать после увеличения расхода, давления раствора и воздуха до рабочих величин. Подъем монитора следует осуществлять плавно и непрерывно. Максимально допустимая скорость подъема должна устанавливаться по результатам опытных работ (см. 5.1.4).
6.5.10. Наиболее эффективная обработка несвязных грунтов достигается при относительно больших расходах инъекционного раствора, а в связных грунтах (плотные, суглинки, глины) – при относительно высоких давлениях нагнетания раствора.
6.5.11. Расход инъекционного раствора при струйной цементации грунта должен регулироваться по выносу раствора с грунтовой пульпой из скважины.
Нормальный процесс цементации сопровождается незначительным выносом раствора от 30 % до 40 % от инъектируемого объема раствора. При чрезмерном выносе расход раствора должен быть уменьшен, при отсутствии выноса – увеличен.
7. Контроль выполнения работ
7.1. Контроль выполнения инъекционных работ должен проводиться систематически на всех этапах производства работ и включать:
- входной контроль поступающих материалов (проверка соответствия их проекту и сопроводительным техническим документам, подтверждающим характеристики, показатели или свойства, проверка соблюдения требований их разгрузки и хранения);
- операционный контроль при производстве инъекционных работ (проверка соответствия выполняемых инъекционных работ проекту и корректировка технологических параметров бурения скважин и нагнетания растворов при уточнении инженерно-геологических условий);
- контрольные испытания по определению результатов укрепления грунта инъекцией или струйной цементацией, оценке соответствия полученных результатов проектным требованиям и составление акта скрытых работ.
7.2. При операционном контроле производства инъекционных работ должны быть проверены:
- правильность расположения скважин, очередность процессов бурения и инъекции;
- соответствие технологических режимов инъекции проектным рекомендациям;
- исправность бурового, смесительного и нагнетательного оборудования и приборов и соответствие их требованиям производства работ по эксплуатационной документации на применяемое оборудование;
- полнота и достоверность записей в журналах по инъекции грунтов (РД 11-05-2007 [13]).
7.2.1. Правильность расположения и очередность бурения и инъекции скважин проверяется на соответствие принятым проектом расстояниям между скважинами и рядами скважин, углам наклона, общему количеству скважин на участке работ и порядку их бурения и инъекции (см. 5.2.4).
7.2.2. При контроле соответствия технологических режимов инъекции проектным должны контролироваться: консистенция (плотность) инъекционных растворов путем отбора проб после их приготовления и испытания строительной лабораторией; расход раствора и давление нагнетания производителем работ по контрольно-измерительной аппаратуре, установленной на нагнетательном оборудовании.
7.3. Соответствие свойств и габаритов укрепления грунта проекту устанавливается путем бурения контрольных скважин (см. 5.4.4) с отбором и испытанием кернов укрепленного грунта, гидроопробованием контрольных скважин (ГОСТ 12071, ГОСТ 10180, ГОСТ 24452, ГОСТ 28570, руководство [3], ВСН 34-83 [11]).
7.3.1. Оценка соответствия свойств укрепленных грунтов проектной документации устанавливается по назначенным проектом (см. 5.2.2) всем или нескольким следующим критериям оценки:
- выход керна при бурении контрольных скважин в пределах от 50 % до 75 % (руководство [3]);
- устойчивость стенок скважин в течение 24 ч после бурения (руководст во [3]);
- величина остаточного дебита контрольных скважин через 24 ч после бурения не превышающем 0,5 л/мин на погонный метр скважины в скальных грунтах и от 0,2 до 0,3 л/мин на погонный метр скважины в несвязных грунтах (руководство [3]);
- удельное водопоглощение контрольных скважин, не превышающее 0,01 л/(мин·м·м·вод.ст.) в скальных грунтах и 0,05 л/(мин·м·м·вод.ст.) в несвязных грунтах ( руководство [3], ВСН 34-83 [11]);
- прочность укрепленного грунта (путем отбора по РД 51-60-82 [14] и испытания образцов грунта по ГОСТ 12248);
- динамическое зондирование или испытание статической нагрузкой массива закрепленного грунта (ГОСТ 19912);
- геофизическое исследование сплошности, однородности и прочности укрепленного грунта (СП-11-105-97 [15]).
7.3.2. Вид и объем контрольных испытаний назначаются первоначально проектом в зависимости от конкретных условий строительства и их следует корректировать на основании анализа исполнительной документации по инъекции грунтов (см.5.2.2).
7.3.3. Инъекционные работы по укреплению грунта считаются законченными и удовлетворительными при достижении проектных объемов укрепления грунтов и обеспечении требуемых проектом физико-механических характеристик укрепленного грунта.
7.3.4. В случае, если критерии оценки определенные проектом не достигаются, необходимо установить причины недостаточности результатов инъекционных работ и определить необходимость и целесообразность выполнения дополнительных инъекционных работ для обеспечения проектных требований.
7.4. Для сдачи работ должна быть представлена следующая документация:
- проектная документация на инъекционные работы, дополнения и изменения к ней;
- исполнительные чертежи по законченному участку работ (СП 3.02.01-83 [2]); журналы производства работ по форме, приведенной в приложении Е; акты освидетельствования скрытых работ (по форме ИГАСН № 11/94 [16]); акты приемки работ по форме, приведенной в приложении Ж;
- результаты определения характеристик использованных для инъекции материалов, данные испытаний инъекционных растворов, укрепленного грунта;
- документация по контрольным испытаниям укрепленного грунта по формам, приведенным в приложении Ж.
8. Правила безопасности при производстве работ
8.1. При производстве инъекционных работ должны соблюдаться правила по технике безопасности и противопожарной охране при строительных работах, а также при работах на компрессорных, гидравлических и электрических установках согласно СНиП 12-04-2002, СП 12-136-2002 [17], СП 32-105-2004 [6].
8.2. При организации и производстве работ должны приниматься необходимые меры, исключающие загрязнение почвы, подземных вод и атмосферного воздуха. Промывочные жидкости и технические отходы должны перекачиваться в специальные емкости, размещаемые вне рабочей зоны. Емкости с отходами следует вывозить и разгружать в установленном месте.
8.3. Строительная площадка должна быть оборудована зумпфами с организованным сбором бурового шлама, грунтоцементной пульпы, инъекционных и промывочных растворов.
8.4. Выезды со строительной площадки должны быть оборудованы пунктами мойки колес с организованным сливом воды.
8.5. До начала работ для обеспечения безопасных условий труда участки проведения работ следует оградить. Растворный узел и инъекционные агрегаты должны быть закрыты от ветра и атмосферных осадков. В темное время суток инъекционные агрегаты, растворный узел, склады, подходы и участки работ должны быть освещены.
8.6. До начала работ по нагнетанию растворов все оборудование необходимо испытать при давлении, превышающем в 1,5 раза максимальное рабочее давление. Предел измерений манометров должен превышать максимальное рабочее давление инъекции в 1,5 – 2,0 раза.
8.7. Все открытые и движущиеся части инъекционного оборудования должны быть снабжены ограждениями, исключающими возможность попадания в механизмы и машины посторонних предметов и травмирования людей.
8.8. Электродвигатели и пусковая аппаратура инъекционного оборудования должны быть защищены от попадания в них воды и раствора.
8.9. При проведении работ по приготовлению и нагнетанию инъекционных растворов необходимо соблюдать следующие правила:
- превенторные устройства и пакеры в скважинах следует закреплять так, чтобы они могли выдержать давление нагнетания;
- запорное устройство (пакер, инъектор) должно иметь пробковый (шаровой)
кран;
- на нагнетательных трубопроводах насосов необходимо установить предохранительные клапаны, отрегулированные на расчетное давление;
- концы нагнетательных шлангов должны быть прочно и надежно закреплены, чтобы исключить возможность их срыва;
- не допускается использование шлангов, имеющих вздутие, и неисправных манометров;
- не допускается производить быстрое перекрытие кранов на коммуникациях (раствороводах), краны следует перекрывать плавно;
- при работе насосов пуск должен производиться при открытом кране растворовода.