Химическое закрепление грунтов

 

16.2.1. Химическое закрепление грунтов производится путем пропитки пор грунта крепителями: водными растворами полимеров неорганических (силикат натрия) и органических (синтетических смол). Закрепление грунтов на основе силиката натрия называется силикатизацией, на основе карбамидных смол - смолизацией. Способ закрепления путем нагнетания в грунт последовательно двух растворов (крепителя и отвердителя или активатора грунта) называется двухрастворный, а путем нагнетания одного крепителя, смешанного с отвердителем, - однорастворный.

16.2.2. Силикатизация однорастворная и двухрастворная позволяет закреплять пески с достижением прочности закрепленного грунта (ПЗГ) соответственно 0,3 - 0,5 МПа и 0,5 - 8,0 МПа, а также закреплять лессовые грунты однорастворной силикатизацией с достижением ПЗГ 0,5 - 2,0 МПа. Смолизация однорастворная позволяет закреплять пески с достижением ПЗГ 0,5 - 5 МПа.

16.2.3. Производство работ по закреплению грунтов последовательно включает следующие этапы:

а) подготовительные и вспомогательные работы, включая приготовление крепящих растворов;

б) погружение инъекторов в грунт или бурение и оборудование инъекционных скважин;

в) нагнетание растворов в грунты;

г) извлечение инъекторов или ликвидация инъекционных скважин;

д) работы по контролю качества закрепления.

16.2.4. Выполнение работ по закреплению грунтов и по контролю качества закрепления должно сопровождаться фиксацией исполнения проектных параметров и результатов контрольных работ в соответствующих журналах работ и другой исполнительной документации в установленном порядке.

16.2.5. Порядок производства инъекционных работ назначается проектом в зависимости от конструкции закрепляемого массива, грунтовых и гидрогеологических условий площадки с соблюдением правил:

а) до начала основных работ при закреплении грунтов под существующими сооружениями следует производить вспомогательную цементацию (цементами общестроительного назначения) зоны на контакте фундаментов и основания - в качестве мероприятия против возможных утечек закрепляющих реагентов;

б) нагнетание закрепляющих растворов следует выполнять в режиме с соблюдением величин расхода и давления, не вызывающих в грунте разрывов и выхода за пределы зоны закрепления;

в) последовательность инъекционных работ при закреплении обводненных песчаных грунтов должна обеспечивать гарантированное вытеснение подземных вод из закрепляемого объема грунтового массива нагнетаемыми реагентами; защемление подземных вод в закрепляемом массиве не допускается;

г) в неоднородных по проницаемости грунтах слой с большей проницаемостью следует закреплять в первую очередь;

д) не допускается засорение отвердевшими реагентами и повреждения подземных инженерных коммуникаций (коллекторов, кабельных и телефонных каналов, дренажей и др.), расположенных вблизи участков производства инъекционных работ;

е) промывочные воды и технические отходы должны перекачиваться в специальные емкости, которые следует вывозить с объекта участка и разгружать в установленных для этого местах.

16.2.6. Проверка правильности проектных (расчетных) параметров закрепления грунтов и технических условий на производство работ уточняется путем контрольного закрепления на опытном участке на начальной стадии производства работ.

16.2.7. Нагнетание растворов в грунты следует производить под пригрузом, исключающим выходы растворов на поверхность, в качестве которого может быть расчетный слой грунта толщиной не менее 1,5 м над закрепляемым массивом, а при его отсутствии - специально устроенное покрытие из бетона или другого материала по весу и прочностным свойствам способное исключать прорывы растворов на поверхность.

16.2.8. В случаях возникновения разрывов с выходом растворов на поверхность или в каналы инженерных коммуникаций необходимо нагнетание прекратить и выполнить назначенные авторским надзором мероприятия по ликвидации прорывов.

16.2.9. Контроль качества закрепления грунтов в отношении сплошности и однородности закрепления, формы и размеров закрепленного массива, прочностных, деформационных и других физико-механических свойств закрепленных грунтов обеспечивается следующими мероприятиями:

а) вскрытием контрольных шурфов;

б) бурением контрольных скважин с отбором, обследованием и испытанием проб;

в) испытаниями закрепленного массива статическим или динамическим зондированием;

г) исследованиями закрепленных массивов геофизическими методами.

16.2.10. Мероприятия по контролю заданных проектом форм, размеров и однородности закрепления должны быть предусмотрены в проекте. Количество контрольных скважин (буровых, зондировочных) должно ориентировочно составлять 3 - 5% общего количества рабочих скважин, а число шурфов назначается ориентировочно - один шурф на 1 тыс. м3 закрепленного грунта, но не менее двух шурфов на объект.

16.2.11. Качество закрепленного грунтового массива (сплошность и однородность закрепления, формы и размеры массива, прочностные и деформационные характеристики закрепленных грунтов) должно соответствовать установленным требованиям проекта. Предельные отклонения в сторону уменьшения измеряемых величин - не более 10%.

 

Цементация грунтов

 

16.3.1. С учетом технологических особенностей и характеристик укрепляемых грунтов выделяются следующие способы цементации:

а) путем инъекции цементного раствора в режиме пропитки;

б) путем инъекции цементного раствора в режиме виброцементации;

в) путем инъекции цементного раствора в режиме гидроразрывов;

г) путем смешения цементного раствора с грунтом струйным способом;

д) путем смешения цементного раствора с грунтом буросмесительным способом.

16.3.2. Цементные растворы из цементов общестроительного назначения в силу грубодисперсного состава (удельная поверхность частиц не более ) применяются для укрепления путем пропитки трещиноватых скальных (раскрытие трещин более 0,1 мм, удельное водопоглощение не менее 0,01 л/(мин x м2), крупнообломочных и гравелистых песчаных грунтов (коэффициент фильтрации свыше 80 м/сут).

16.3.3. Виды, марки и качество цементов, а также составы инъекционных растворов и характеристики других материалов и химических добавок, применяемых для приготовления инъекционных растворов, устанавливаются проектом. При этом должны учитываться грунтовые и гидрогеологические условия участка, целевое назначение конструкции из закрепленного грунта, предъявляемые к конструкции и к закрепленному грунту требования по прочности, физическим показателям и долговечности.

16.3.4. ППР по цементации грунтов инъекцией, согласованный с авторами проекта, должен содержать, кроме общестроительных требований, данные о конструкции скважин, длине одновременно инъецируемых зон в скважинах, последовательности обработки скважин, номенклатуре и характеристиках применяемых материалов и сведения о потребностях в них.

16.3.5. Работы по цементации грунтов следует выполнять в соответствии с проектом и регламентом. Регламент на улучшение свойств грунтов составляется на основании проекта и должен включать разделы, отражающие требования к технологии производства работ, контролю качества и приемке работ, охране окружающей среды и технике безопасности. В регламенте должны быть отражены расчетные значения параметров, уточняемые на этапе опытных работ. Значения рабочих параметров, являющиеся обязательным элементом при работах по улучшению свойств грунтов, назначаются авторами проекта при научно-техническом сопровождении работ.

16.3.6. В трещиноватых и закарстованных грунтах инъекционные скважины следует бурить способами, обеспечивающими промывку скважины водой или продувку ее воздухом, установку в скважине тампона, поступление цементного раствора в трещины и пустоты грунтов.

16.3.7. Скважины в трещиноватых и закарстованных скальных грунтах по окончании бурения должны быть промыты водой до полного осветления изливающейся воды или водовоздушной смеси.

16.3.8. В случаях, если при бурении скважины наблюдается поглощение промывочной воды или обрушение стенок скважины, бурение следует остановить и приступить к цементации пробуренной части скважины.

16.3.9. Бурение и нагнетание растворов в трещиноватых грунтах при глубине цементируемой породы до 6 - 8 м следует производить, как правило, в один прием независимо от характера трещиноватости и величины удельного водопоглощения.

При большей глубине следует производить разделение скважины на зоны и поочередное нагнетание раствора в каждую из них в следующих случаях:

а) в породах, обладающих сравнительно небольшой и одинаковой по всей глубине трещиноватостью (удельное водопоглощение 0,1 - 0,2 л/мин) и исключающих обрушение стенок скважин, интервал зоны допускается до 10 м;

б) в породах с переменной трещиноватостью или при больших значениях удельного водопоглощения (0,2 - 1,0 л/мин и более) интервал зоны принимается от 3 до 5 м;

в) в породах с карстовыми кавернами и крупными трещинами интервал зоны принимается до 1 - 3 м.

16.3.10. Для качественного закрепления трещиноватых и закарстованных грунтов должна быть обеспечена, в пределах закрепляемого массива, локализация растворов, нагнетаемых через скважины, и заполнение всех трещин (каналов, полостей). Для этого следует соблюдать следующую последовательность работ:

а) создание защитного барьера против выхода растворов за контур закрепляемого массива путем предварительной цементации крупных трещин, каналов, пустот через барьерные скважины, расположенные по контуру массива;

б) последующая инъекция растворов внутри контура через систему скважин, предусмотренных проектом.

16.3.11. Нагнетание цементного раствора в скважину (зону) в трещиноватые породы следует производить до отказа или до перерыва нагнетания в случаях, предусмотренных проектом. За отказ в поглощении следует принимать снижение расхода раствора до 2 - 5 л/мин в зависимости от внутреннего диаметра растворопровода при проектном давлении отказа.

16.3.12. Нагнетание цементного раствора в скважину (зону) в крупнообломочные грунты и гравелистые пески следует производить в проектном объеме. В случае отказа (закачано не более 50%) инъекцию нереализованного проектного объема повторить в ту же скважину (зону) или через вновь пробуренную рядом скважину (зону). За отказ в поглощении следует принимать условие, предусмотренное в 16.3.11.

16.3.13. Нагнетание растворов в трещиноватые, крупнообломочные грунты и гравелистые пески следует производить под пригрузкой, в качестве которой используются залегающие над областью инъекции грунты, само сооружение или специально уложенные бетонные плиты, которые по весу и прочностным свойствам не должны подвергаться разрушению с выходами реагентов на поверхность.

16.3.14. Давление при нагнетании растворов в трещиноватые, крупнообломочные и гравелистые песчаные грунты устанавливается проектом и корректируется по результатам контрольного закрепления. Величина предельно допустимого давления при нагнетании реагентов должна исключать возможность образования разрывов и распространения растворов за пределы закрепляемой зоны.

16.3.15. Цементационные работы следует производить способом последовательного сближения скважин, начиная с максимальных расстояний, при которых гидравлическая связь между ними при заданных проектом давлениях будет отсутствовать.

16.3.16. Качество цементации трещиноватых и закарстованных скальных грунтов оценивается контрольным бурением по наличию или отсутствию провалов бурового инструмента и извлеченным кернам, по величине удельного водопоглощения при гидравлическом опробовании и показателей цементации контрольных скважин. Качество цементации должно соответствовать установленным в проекте критериям качества.

16.3.17. Контроль качества закрепления крупнообломочных и гравелистых песчаных грунтов в отношении форм, размеров, сплошности и однородности закрепленного массива выполняется с учетом положений, содержащихся в 16.2.9, 16.2.10 настоящих правил.

16.3.18. Качество закрепленных крупнообломочных и гравелистых песчаных грунтов (сплошность и однородность закрепления, формы и размеры массива, прочностные и деформационные характеристики закрепленных грунтов) должно соответствовать требованиям проекта. Предельные отклонения с уменьшением измеряемых величин - не более 10%.

16.3.19. Закрепление песчаных грунтов от крупных до мелких может производиться цементацией в режиме пропитки по технологиям:

а) инъекцией растворов, приготовленных из высокодисперсных цементов (микроцементов), отличающихся показателем удельной поверхности свыше , через инъектор (скважину);

б) инъекцией растворов, приготовленных из цементов общестроительного назначения, через инъектор с одновременной его вибрацией.

16.3.20. Производство работ по закреплению микроцементами песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 1 - 80 м/сут включает последовательно следующие этапы:

а) погружение инъекторов в грунт или бурение и оборудование инъекционных скважин манжетными колоннами;

б) приготовление цементного раствора в растворомешалках скоростного типа с повышенным числом оборотов турбинки более 2500 об/мин и непрерывное перемешивание в целях сохранения стабильности от расслоения и седиментации цементных частиц до его внедрения в грунт;

в) нагнетание цементного раствора в грунт;

г) извлечение инъекторов или ликвидация инъекционных скважин;

д) работы по контролю качества конструкции из закрепленного грунта.

16.3.21. Подбор рецептуры суспензии из микроцемента, его водоцементное отношение (в/ц) и, при необходимости, химические или другие добавки производится в лаборатории в зависимости от гранулометрического состава и водопроницаемости закрепляемого песка, назначения и требуемой в соответствии с проектом прочности закрепляемой грунтовой конструкции.

16.3.22. Работы по закреплению песков инъекцией растворов из микроцемента следует выполнять с соблюдением правил и требований, приведенных в 16.2.4, 16.2.6 - 16.2.11 настоящих правил. Качество закрепленного грунта должно соответствовать установленным требованиям проекта. Предельные отклонения в сторону уменьшения измеряемых величин - не более 10%.

16.3.23. Закрепление песков с коэффициентом фильтрации 0,1 - 80 м/сут, любой степени влажности производится цементным раствором, приготовленным из цементов общестроительного назначения, по технологии виброцементации. Она состоит в одновременном выполнении процессов погружения инъектора в грунт с помощью высокочастотного вибропогружателя и нагнетания через него цементного раствора.

16.3.24. Диаметр грунтоцементной колонны, образующейся при виброцементации, в зависимости от конструкции инъектора, составляет 0,3 - 0,8 м, а прочность камня в зависимости от расхода цемента достигает до 10 МПа и более.

16.3.25. Расход цементного раствора при виброцементации регулируется скоростью погружения инъектора в грунт, которая в среднем составляет 0,4 - 1,0 м/мин.

16.3.26. Работы по закреплению песчаных грунтов растворами по технологии виброцементации следует выполнять с учетом положений, содержащихся в 16.2.4, 16.2.6 настоящего свода правил.

16.3.27. Контроль качества закрепления виброцементацией песчаных грунтов в отношении форм, размеров, сплошности и однородности закрепленного массива выполняется с учетом положений, содержащихся в 16.2.9 - 16.2.11 настоящего свода правил.