Цементация грунтов

Динамичное развитие строительной отрасли России, точечная застройка в крупных городах требуют использования новых высокотехнологичных методов в области подземных строительных работ
Струйная цементация jet grouting
Динамичное развитие строительной отрасли России, точечная застройка в крупных городах требуют использования новых высокотехнологичных методов в области подземных строительных работ.
Одним из таких методов является струйная цементация (jet grouting), основанная на закреплении грунтов путём их размыва и перемешивания высоконапорной струёй цементного раствора.
В результате струйной цементации формируются грунтоцементные колонны диаметром от 300 – 2500 мм, которые эффективно используются в следующих направлениях:
- Усиление фундаментов разных типов;
- Выравнивание грунтов внедрением армирующих элементов;
- Вертикальные или горизонтальные противофильтрационные завесы постоянного и
временного назначения;
- Закрепление грунтов при проходке тоннелей и прокладке автодорог;
- Укрепление откосов и склонов;
- Закрепление грунтов в основании проектируемых фундаментов;
- Заполнение подземных выработок и карстовых пустот;
- Надстройка зданий и углубление подвалов;
- Ограждение котлованов и создание подпорных стенок.
Основные технологии:
  • Jet-1: Разрушение грунта производят струей цементного раствора под давлением. Цементный раствор подается под большим напором высоконапорным насосом прямо в грунт. Под давлением образовывается отверстие и сразу идет смешение с цементом. Возмож- но выполнением диаметром 0,3 – 1 м в зависимости от грунтов;
  • Jet-2: Разрушение грунта производят аналогичной Jet-1 струей цементного раствора с использованием энергии сжатого воздуха. Необходимо иметь специальные буровые штанги c раздельной подачей цементного раствора и сжатого воздуха. Диаметр колонн, получаемых по этой технологии, достигает 2,5 м в зависимости от грунтов.
  • Jet-3: Разрушение грунта производится струей воды высокого давления, под возде- йствием сжатого воздуха (трехкомпонентная система) позволяет получать колонны большо- го диаметра до 2,5 м. Грунт вымывается водой на поверхность, а воздух делает вынос грунта более эффективным. Подача цементного раствора производится форсунками, расположен- ными ниже сопел подачи воды и воздуха. Данная технология требует наличия отдельных насосов для цементного раствора, воды и воздуха, специальные буровые штанги с тремя каналами.
Технологическая последовательность выполнения работ:
  • Прямой ход буровой колонны: происходит бурение лидерной скважины до проектной отметки;
  • Обратный ход буровой колонны: в сопла монитора, находящегося на нижнем конце буровой колонны подаётся под большим давлением раствор цемента и начинается подъём колонны одновременно с вращением.
Приемущества данной технологии:
  • Высокая производительность;
  • Отсутствие влияния на расположенные фундаменты зданий и сооружений;
  • Возможность работы в стеснённых условиях, так как буровая имеет небольшие габариты, а весь комплекс может находиться на расстоянии;
  • Возможность устройства свай по существующими конструкци- ями фундаментов.
Используемая техника:
Характеристики свай:
  • Диаметр: 300 – 2500 мм
  • Длина 50 м
  • Jet-1: Разрушение грунта производят струей цементного раствора под давлением. Цементный раствор подается под большим напором высоконапорным насосом прямо в грунт. Под давлением образовывается отверстие и сразу идет смешение с цементом. Возмож- но выполнением диаметром 0,3 – 1 м в зависимости от грунтов;
  • Jet-2: Разрушение грунта производят аналогичной Jet-1 струей цементного раствора с использованием энергии сжатого воздуха. Необходимо иметь специальные буровые штанги c раздельной подачей цементного раствора и сжатого воздуха. Диаметр колонн, получаемых по этой технологии, достигает 2,5 м в зависимости от грунтов.
  • Jet-3: Разрушение грунта производится струей воды высокого давления, под возде- йствием сжатого воздуха (трехкомпонентная система) позволяет получать колонны большо- го диаметра до 2,5 м. Грунт вымывается водой на поверхность, а воздух делает вынос грунта более эффективным. Подача цементного раствора производится форсунками, расположен- ными ниже сопел подачи воды и воздуха. Данная технология требует наличия отдельных насосов для цементного раствора, воды и воздуха, специальные буровые штанги с тремя каналами.
Технологии
Струйная цементация (jet grouting), основана на закреплении грунтов путём их размыва и перемешивания высоконапорной струёй цементного раствора. 
В результате струйной цементации формируются грунтоцементные сваи диаметром 300 – 2500 мм., которые эффективно используются в следующих направлениях: 
  • Ограждение котлованов и создание подпорных стенок. 
  • Усиление фундаментов разных типов. 
  • Выравнивание грунтов внедрением армирующих элементов.
  • Вертикальные или горизонтальные противофильтрационные завесы постоянного и временного назначения 
  • Закрепление грунтов при проходке тоннелей и прокладке автодорог. 
  • Укрепление откосов и склонов. 
  • Закрепление грунтов в основании проектируемых фундаментов 
  • Заполнение подземных выработок и карстовых пустот.  

В отличие от других технологий в этом направлении, струйная цементация грунтов позволяет легко выравнивать прочность и деформационные свойства грунтов, ведь во время процесса цементации происходит внедрение в грунт армирующих элементов. После этого грунт, подлежащий воздействию на него технологии Jet grouting и грунтоцементные сваи, внедренные в него, рассматриваются как единый геотехнический массив. 

Технология струйная цементация jet grouting: 
  • Бурение скважины вращательным методом до проектной отметки 
  • Извлечение бура (обратный ход) с одновременным нагнетанием цементного раствора в скважину. 
  • Армирование не застывшей грунтоцементной сваи. 
  • После затвердевания грунтоцементной смеси образуется массив, обладающий более высокими, по сравнению с исходным грунтом, противофильтрационными, прочностными и деформационными характеристиками. 

В сутки производительность установки для струйной цементации достигает 50-200 м.п. 

Технологическое оборудование: 
Комплект технологического оборудования, необходимый для производства струйной цементации грунтов с использованием технологического варианта Jet1, включает: 
  • цементировочный насос высокого давления 
  • миксерную станцию 
  • буровую установку 
  • силос для хранения цемента 

Вся технология процесса Jet grouting подлежит исполнению в 2 этапа: прямой и обратный ход буровой колонны. 
Во время первого этапа происходит бурение лидерной скважины до проектной отметки. А во время второго этапа в сопла монитора, находящегося на нижнем конце буровых колонн, попадают под высоким давлением раствор цемента, и начинается подъем колоны одновременно с вращением. Диаметр грунтоцементной сваи зависит от давления, с которым нагнетается цементный раствор.  

Также применяются три основных технологии: 
Jet-1 (однокомпонентная система) использует связующее вещество для разрушения структуры грунта. Диаметр "свай" до 900мм. Преимущество - простота в исполнении, минимальный комплект оборудования: смесительная и насосная станции, буровая установка с комплектом оснащения. Для работ по данной технологии используются буровые штанги, имеющие одну форсунку для подачи цементного раствора. 
Jet-2 (двухкомпонентная система) отличается от Jet-1 тем, что струя цементного раствора под воздействием сжатого воздуха - это позволяет увеличить диаметр грунтоцементных свай до 1700мм. Для производства работ необходимо иметь смесительную и насосную станции, воздушный компрессор, буровую установку с комплектом оснащения для производства работ по технологии Jet-2, специальные буровые штанги c раздельной подачей цементного раствора и сжатого воздуха. 
Jet-3 (трехкомпонентная система) позволяет получать колонны большего диаметра до 2500мм. В данной системе разрушение структуры грунта производится струей воды высокого давления, под воздействием сжатого воздуха. Грунт вымывается водой на поверхность, а воздуха делает вынос почвы более эффективным. Подача цементного раствора производится форсунками, расположенными ниже сопел подачи воды и воздуха. Данная технология требует наличия отдельных насосов для цементного раствора, воды и воздуха, специальные буровые штанги с тремя каналами. 
Выбор конкретной технологии jet grouting (струйной цементации) должен производиться с учетом многочисленных факторов, таких как параметры грунта, необходимые размеры и прочность получаемого грунтоцементного массива.