Струйная цементация «Джет граутинг» (вопрос 53)

Глубинное перемешивание

Технология глубинного смешивания грунта (Deep Soil Mixing - DSM), предложена впервые в Японии в начале 50-х годов 20 века, а в СССР в начале 60-х годов, и всё чаще находит применение в мире. Наиболее широко применяется метод влажного смешивания грунта (wet mixing methods - WMS), как наиболее универсальный и подходящий для всех типов грунта.

Суть метода

• Технология глубинного смешивания грунта заключается в изготовлении грунтоцементных колонн при помощи специального буросмесительного инструмента, состоящего из полой штанги и специального рабочего органа. В процессе бурения происходит размельчение и перемешивание грунта с водоцементным раствором или другими химическими реагентами (известь, зола, шлак, бентонит и др.) подаваемыми по полой штанге.
• Основной целью процесса смешения является равномерное рассеивание связующих элементов в грунте с целью быстрого и продуктивного получения химической реакции гидратации.
• Метод мокрого смешивания грунта позволяет устанавливать на месте буронабивные сваи (грунтоцементные колонны) диаметром от 400 мм до 1200 мм (определяется диаметром инструмента) и максимальной длиной 26 м. Данный метод является альтернативным вариантом струйной цементации грунтов (jet grouting).
• Различают две схемы устройства грунтоцементных свай: по первой подача цементной суспензии осуществляется в процессе погружения инструмента до проектной отметки (прямой ход) или в процессе извлечения инструмента (обратный ход), а по второй – как при прямом, так и обратном ходе инструмента. Схема устройства, состав и количество подаваемой смеси подбирается в зависимости от требуемых параметров цементогрунта, обеспечивая при этом необходимые прочностные характеристики. Повышенние плотности цементогрунта достигается путём добавления в смесь бетонита.
• Контроль параметров грунтоцемента по технологии DSM ведётся во время всего периода изготовления, а также после её выполнения. При производстве работ фиксируют длинy ствола колонны, скорость врращения смесителя, скорость погружения смесителя и количество закачанной цементной смеси. Прочность цементо-грунта подлежит обычным испытаниям на стандартных кубиках.

Технологическая последовательность работ

В соответсвии с рисунком основными операциями являются:

1. Расположение смесительного инструмента над местом бурения.
2. Погружение смесительного инструмента в грунт с частотой вращения шнека 20-80 об/мин. Бурение происходит без сотрясений с одновременной подачей цементной смеси из так называемого монитора, находящегося на конце буровой трубы.
3. По мере погружения смесительного инструмента на требуемую глубину осуществляется размельчение и перемешивание грунта с подаваемой под давлением 2-10 атм. цементной суспензией с В/Ц от 0,5 до 1,2. После достижения проектной отметки нижнего конца, наступает фаза формирования колонн DSM.
4. В процессе извлечения инструмента из скважины полученная смесь грунта и суспензии смешивается повторно и уплотняется.
5. Готовая свая, полученная методом мокрого смешивания грунта, теперь необходимо выждать время для ее застывания

Типы грунта

Применение технологии влажного смешивания наиболее эффективно и целесообразно в песчаных и супесчаных грунтах. Наличие грунтовых вод не является противопоказанием к применению метода. В связных грунтах более эффективен сухой метод с применением негашенной извести и цемента.

Применение технологии DSM

- устройство буронабивных свай;
- закрепление (стабилизация) грунтов оснований зданий и сооружений;
- устройство ограждений котлованов (альтернатива классическому методу "стена в грунте" и буросекущимся сваям);
- создание противофильтрационных завес;
- усиление (укрепление) склонов, откосов, дорожных насыпей;
- контурное усиление фундаментов;
- снижения вибраций машин с динамическими воздействиями.

Преимущества

- Отсутствие вибраций — может применяться в местах с высокой концентрацией построек и в жилых районах.
- Низкие шумы — благодаря особой конструкции бурового привода без применения механизма зубчатой передачи уровень шума сведен к минимуму.
- Производительность — высокая частота вращения шнека увеличивает суточную производительность бурового оборудования.
- Экономичность — снижение затрат за счет малого расхода цемента, использование местного наполнителя, отсутствия необходимости в выемке грунта, экономичнее струйной цементации грунтов (jet grouting).
- Экологичность — отсутствие необходимости в подвозе наполнителя и вывозе грунта с места работ, а также в утилизации и переработке загрязненного грунта.

Армирование грунта

Оптимальное распределение жестких элементов в объеме грунтового массива как в естественном залегании, так и искусственно сформированного улучшает структуру взаимодействия всех видов внутренних напряжений армированной системы, что увеличивает её сопротивляемость сжимающим, сдвигающим и растягивающим усилиям и позволяет решать разнообразные инженерные задачи (увеличение несущей способности грунтового основания, контроль за устойчивостью склонов и откосов горных выработок, стабилизация осадок инженерных сооружений и т. д.). Элементами пространственных структур могут быть свайные и траншейные стены — метод «стена в грунте», свайные поля и другие несущие или удерживающие конструкции. Кроме упомянутых методов армирования грунтовых массивов выделяются также: создание балластных колонн и песчаных свай, устройство буроинъекционных анкеров и буроинъекционных свай, «гвоздевание» грунтов, грунтовые геокомпозиты с армирующими элементами в виде лент или сплошных матов из геотекстиля (пленки, сетки, ткани, металлические полосы, стержни и т. д.).

При армировании оснований могут быть использованы прочностные и деформативные свойства геопластических материалов. Силы, способные разрушить основания, передаются на геотекстиль посредством касательного напряжения в местах его контакта с грунтом. Геосинтетика позволяет уменьшить полосу отвода как при новом строительстве, так и при расширении проезжей части. Эффективно ее использование для ремонта обрушенных откосов дорог.
Одними из самых популярных материалов для армирования откосов, насыпей, строительства дорог являютсягеорешетки. С их помощью можно не просто значительно увеличить несущие способности конструкций, но и предотвратить вдавливание щебня в мягкую подоснову, а также противостоять разрушительному действию морозов, что особенно важно для нашей климатической зоны. Высокая эффективность армирования достигается вследствие оптимального сцепления с крупными механическими фракциями грунтов, высокого сопротивления к боковому выдергиванию и малого коэффициента ползучести. Созданные конструкции приобретают долговременную устойчивость.

Анкерные системы