Струйная цементация грунтов (Jet Grouting)

Струйная цементация грунтов (Jet Grouting)

Струйная технология укрепления грунтов «Джет граутинг» (Jet Grouting) является одним из самых современных инновационных способов решения проблемы нестабильного грунта. Она имеет достаточно широкий спектр применения:

  • усиление нестабильных (глинистых, песчаных, обводненных) почв;

  • укрепление фундаментов при капитальной реконструкции зданий;

  • повышение устойчивости здания, если участок имеет неровный рельеф и др.

Сущность данной технологии заключается в бурении скважины, в которую под высоким напором затем подается цементирующий раствор, способствующий разрушению и перемешиванию грунта и бетона для получения грунтобетонной колонны, в которую для усиления прочности добавляются армирующие элементы, при этом она отличается повышенной прочностью и устойчивостью к деформациям.

В общем случае технология представляет собой сложное явление разрушения, перемешивания грунта с цементным раствором, формирования и набора прочности выполненного элемента. Результатом процесса струйной технологии является закрепленный элемент грунтового массива примерно цилиндрической формы — цементогрунтовая колонна с диаметром и свойствами, зависящими от параметров технологического процесса и свойств закрепляемого грунта. Уменьшая расстояние между колоннами, можно соединить несколько элементов с целью создания пространственной конструкции из закрепленного массива грунта. Колонны, получаемые по струйной технологии, также можно при необходимости армировать различными элементами.

В основном технология Jet Grouting применяется при усилении оснований, устройстве противофильтрационных завес, устройстве ограждений котлованов, строительстве тоннелей.

Технологический процесс закрепления грунтового массива методом Jet Grouting можно разделить на несколько этапов:

—   бурение до нижней проектной отметки закрепления с промывкой водой или буровым раствором;

—   подъем буровой колонны с одновременным размывом полости в грунтовом массиве и перемешиванием с инъекционным раствором грунта через одну или несколько насадок расположенных внизу бурового инструмента, при этом часть грунта выносится в виде цементогрунтовой пульпы на поверхность;

 —  формирование колонны за счет гидролиза и гидратации цемента в полученном цементогрунтовом растворе размытой в грунте полости.

Элемент буровой колонны, через который производится нагнетание в грунт инъекционного раствора, называется монитором, внутри монитора располагаются одна или несколько насадок, через которые жидкостная струя выходит непосредственно в сторону грунтового массива при его обработке.

Подъем монитора при обработке грунтового массива жидкостной струей может производится двумя способами:

—  непрерывно (по спирали);

—  пошагово (с размывом отдельных колец в грунтовом массиве).

На сегодняшний день существует несколько вариантов струйной технологии:

а) Однокомпонентная система — для разрушения и последующего закрепления грунтового массива применяется только струя цементного раствора, выходящая из насадки монитора, при этом используются одинарные буровые штанги.

б) Двухкомпонентная система — для разрушения и последующего закрепления грунтового массива применяется струя цементного выходящая из насадки монитора окруженная воздушным потоком, выходящим через отдельную кольцевую насадку расположенную вокруг жидкостной насадки, при этом используются двойные буровые штанги. Возможен вариант двухкомпонентной системы, когда размыв грунтового массива производится водяной струей или другой жидкостью, а его закрепление — струей цементного раствора, при этом насадки для нагнетания воды располагаются чуть выше насадок для нагнетания цементного раствора.

в) Трехкомпонентная система — размыв грунтового массива производится водяной струей или иной жидкостью, выходящей из монитора и окруженной воздушным потоком, который выходит через отдельную насадку, закрепление грунтового массива — струей цементного раствора.

г) Предварительный размыв — процесс размыва полости в грунтовом массиве струей воды или иной жидкости для дальнейшего применения одной из перечисленных систем. Данная операция производится с целью увеличения диаметра формируемой колонны и уменьшения объемов технологических потерь цементного раствора.

Контроль качества выполненного закрепления грунтового массива методом Jet Grouting обычно выполняется следующими методами:

— анализ характеристик выходящей пульпы;

— откопка верхней части цементогрунтовых колонн на возможную глубину;

— отбор и испытание керна из закрепленного массива грунта;

— испытание цементогрунтовых колонн на статическую нагрузку;

— геофизические методы наблюдения.

Технология Jet Grouting используется для закрепления грунтового массива в особо ответственных случаях, специальное геотехническое сопровождение объекта регламентируется нормами СП 22.13330.2011. Гарантированным получением требуемых параметров закрепленного грунта являются  исследования в лабораторных условиях путем подбора водогрунтоцементного соотношения с последующим определением прочностных параметров закрепляемого массива.