Рабочие процессы смесительной технологии

Разрыхление грунта и перемешивание с раствором.Обработку грунта (закрепление) можно выполнять по одному из трех технологических вариантов: «прямой ход», «обратный ход» и «полный ход» буровой колонны [4]. «Прямой ход» буровой колонны применяется довольно редко, так как в этом случае необходимы растворонасосы с большим расходом раствора для того, чтобы обеспечить требуемое грунтоцементное отношение. Применение такого варианта целесообразно при превентивном закреплении грунтов, т.е. когда не требуется больших значений прочности, грунтоцементная свая или массив может использоваться лишь при разработке грунта.

«Обратный ход» буровой колонны, как правило, применяется при «сухом» способе перемешивания грунтов (Dry Soil Mixing). Вяжущее в виде порошка подается в уже разрыхленный грунт, что обеспечивает его более равномерное распределение в закрепляемом грунте. Такой способ обычно употребляется для закрепления слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов, заторфованных и заиленных грунтов. Во всех остальных случаях используется «полный ход», так как в этом случае обеспечивается более тщательное разрушение и разрыхление грунта и перемешивание его с раствором. Также при «полном ходе» буровой колонны в разрыхленный грунт будет подаваться большее количество раствора в отличие от двух предыдущих способов, что в конечном итоге отразится на прочности грунтоцементного камня. Распределение раствора в грунте также будет более равномерным, что является одним из основных требований, предъявляемых к качеству грунтоцементного камня.

Разрыхление грунта производится лопастями и режущими ножами бурового снаряда. В зависимости от технологии и конструкции бурового снаряда для обеспечения качественного разрушения грунта необходимы значительные крутящие усилия вращателя, поэтому такое оборудование зачастую более громоздко, чем оборудование для струйной цементации. При закреплении глинистого грунта вместо раствора можно подавать пластификатор С-3, который разрушает структурные связи и способствует более эффективному разрыхлению грунта, или обычную воду для увлажнения грунта, что также способствует разрушению грунта при меньших усилиях.

Вращение буровой колонны и ее погружение должно быть синхронизировано так, чтобы обеспечивалось полное разрушение грунта. Частота вращения и скорость погружения рабочего органа зависят от типа обрабатываемого грунта, а также от наличия различных включений. Качественное разрушение и перемешивание грунта с раствором обеспечивает в дальнейшем высокие показатели прочности, сплошности по всей высоте грунтоцементной конструкции или по всему массиву закрепленного грунта.

Формирование грунтоцементных колонн по буросмесительной технологии можно выполнять по следующим схемам [4].

Схема 1А:

• механическое размельчение грунта в скважине и его увлажнение до получения «текучей» грунтовой массы при погружении рабочего органа W_m = (1,1-1,2)W_L, где W_L - влажность на границе текучести глинистого грунта;

• введение раствора вяжущего или сухих его компонентов при извлечении или повторном погружении рабочего органа (при двухканальной системе подачи раствора и воды возможно совмещение этих этапов во времени).

Схема 1Б:

• механическое размельчение грунта и введение раствора вяжущего при погружении рабочего органа с получением «текучей» грунтоцементной смеси с W_m = (l,0-1,3)W_L;

• перемешивание при извлечении рабочего органа.

Схема 1В:

• устройство лидерной скважины на всю длину сваи диаметром, соответствующим требуемым для ее изготовления объемам раствора или количеству цемента;

• заполнение лидерной скважины раствором или сухим вяжущим;

• разбуривание лидерной скважины до проектных размеров (требуемого диаметра) с подачей требуемого количества воды для получения смеси с заданной влажностью;

• перемешивание грунта с вяжущим при извлечении рабочего органа или повторном его погружении.

Схема 2:

• механическая переработка грунта в скважине и введение цементного раствора с получением «пластичных» грунтоцементных смесей при погружении рабочего органа W_m^p = 0,8W_m + 0,5Ц;

• перемешивание грунтоцементной смеси при извлечении рабочего органа.

Схема 3:

• бурение скважины, заполнение ее грунтоцементной смесью с влажностью W_m^p =W_P + (1-3%);

• уплотнение ее до требуемой плотности (ρ > 2,0 т/м³).

Массивное закрепление грунта (смесителями культиваторного типа) выполняется, как правило, без предварительного рыхления, т. е. разрушение грунта и подача раствора (вяжущего) производятся одновременно. Все технологические операции разрыхления грунта и подачи раствора должны обеспечивать однородность смеси, чтобы исключить участки необработанного грунта.