Классификация струйной технологии

• в конце буровой колонны – Е (end – конец);

• по всей длине ствола – S (shaft – шахта, колонна).

Рис. 7.5. Классификационная схема методов закрепления грунтов

Кроме того, сама технология струйной цементации имеет свои разновидности по способу размыва грунта и его перемешивания с раствором.

В России они получили наименование однокомпонентной, двухкомпонентной и трехкомпонентной технологий.

Однокомпонентная технология (Jet 1).Размыв грунта и его перемешивание производятся струей цементного раствора. Струя раствора истекает из специального сопла (насадки) на струйном мониторе (рис. 7.6, а). Давление нагнетания раствора при этом составляет 400-600 атм.

Данная технология проста в исполнении, требует минимального комплекта технологического оборудования – буровая установка, миксер для приготовления раствора и насос. Закрепление грунтов может производиться также по двухэтапной схеме – сначала производится предварительный размыв грунта водяной струей, затем производится закрепление разрыхленного грунта цементным раствором. Истечение воды и раствора производится из одной и той же насадки.

Грунтоцемент, получаемый по данной технологии, обладает более высокими прочностными и деформационными характеристиками. Это обусловлено тем, что для закрепления грунтов используется только цементный раствор в отличие от двух- или трехкомпонентной технологии. Диаметр грунтоцементных свай (колонн) в глинах достигает 0,6 м, в суглинках и супесях – 0,7-0,8 м, в песках - 1,0 м.

Рис. 7.6. Разновидности струйной технологии:

а –однокомпонентная технология; б –двухкомпонентная технология (струя в воздушном потоке); в –двухкомпонентная технология (ПРГ); г –трехкомпонентная технология

Часть грунта и раствора в виде грунтоцементной пульпы выходит на поверхность, при этом выходящую пульпу можно использовать в качестве раствора после очистки.

Двухкомпонентная технология (Jet 2). Существуют две разновидности данной технологии. В первом случае струя цементного раствора истекает из насадки в искусственном воздушном потоке
(рис. 7.6, б). Это достигается путем использования соосных насадок – растворной и воздушной. Во втором случае на мониторе установлены две (или более) расположенные одна над другой насадки: верхняя насадка служит для предварительного размыва грунта водяной струей, нижняя, растворная – непосредственно для закрепления грунта
(рис. 7.6, в).

Длина растворной струи в искусственном воздушном потоке, а соответственно и размер грунтоцементных конструкций, увеличивается за счет снижения сопротивления окружающей среды (грунта) по боковой поверхности струи, что увеличивает ее разрушающее действие [4]. В случае использования предварительного размыва грунта (ГОТ) практически весь раствор используется непосредственно на закрепление грунта, размыв которого производится водяной струей.

Монитор для двухкомпонентной технологии имеет более сложную конструкцию, также необходимо использовать дополнительный комплект оборудования - пневматические шланги, полые концентрические штанги буровой колонны, пневматический насос для подачи воздуха. Давление нагнетания раствора – 400-600 атм. Давление воздуха при этом должно быть не менее 0,6-0,8 атм., подача – 7-10 м³/ч.

Диаметр колонн в глинах достигает 1,2 м, в суглинках и супесях – 1,5 м, в песке – 2,0 м, в гравийных грунтах – 2,5 м. Грунт в составе пульпы в этом случае выносится на поверхность в потоке аэрированного раствора. Прочность грунтоцемента в этом случае получается несколько ниже, чем при (Jet 1), так как в составе пульпы остаются воздушные пузырьки.

При использовании мощных компрессорных станций с расходом воздуха 20-25 м³/ч и давлением 15-20 атм., в гравийных и песчаных грунтах возможно получение колонн диаметром 3,5-5,0 м. Как правило, такие установки применяются зарубежными компаниями.

Трехкомпонентная технология (Jet 3).При трехкомпонентной технологии размыв грунта осуществляется водовоздушной струей, затем производят подачу цементного раствора [4]. Таким образом, операции разрушения грунта и его закрепления условно разделены на два этапа, при этом насадки водовоздушной и растворной струи находятся на одном мониторе (рис. 7.6, г).

Грунт большей частью выносится в виде водной аэрированной пульпы на поверхность, при этом также выносится и часть раствора. Цементный раствор почти полностью расходуется на закрепление грунта, при этом можно получить колонну или панель практически из чистого цементного камня, что позволяет достичь более высоких по сравнению с предыдущими технологиями прочностных и деформационных характеристик.

Технологические параметры технологии аналогичны Jet 1 и
Jet 2.Диаметр колонн при этом может достигать 2,5 м.

Недостатком этой технологии является необходимость применять более сложное оборудование – тройные штанги для раздельной подачи воды, воздуха и раствора, а также дополнительные компрессор и насос. К тому же расход цемента, необходимый для закрепления, в этом случае увеличивается в несколько раз по сравнению с предыдущими технологиями.