Степень пригодности грунтов для закрепления цементами.

Обширные исследования в области возможности и эффективности закрепления связных грунтов цементами в нашей стране проводились В.М. Безрук [6]. Было установлено, что степень пригодности грунтов для закрепления цементами зависит как от минерального состава грунта, так и от его вида и гранулометрического состава.

Для глинистых грунтов основным показателем пригодности является минеральный состав, а именно количественное содержание минералов группы монтмориллонита. Степень пригодности грунтов к закреплению цемента приведена в табл. 8.3 [4].

В гравийно-галечниковых грунтах смесительные технологии применяются редко, так как существует возможность разрушения рабочего органа буровой машины, а также требуются оборудование и установки с большими крутящими усилиями. В этих условиях более целесообразно применение технологии струйной цементации (jet grouting).

Приведенная в таблице методика оценки степени пригодности разработана на основе исследований взаимодействия минералов цемента с минеральными частицами грунта. Следует отметить, что грунт является активной средой, поэтому процесс взаимодействия цемента с грунтом представляет собой достаточно сложный процесс.

Таблица 8.3

Степень пригодности грунтов для закрепления цементами

В связи с разнообразием грунтов, различными их физико-механическими характеристиками, а также разным строением на сегодняшний день пока не существует инженерной методики расчета характеристик грунтоцемента. Поэтому для каждой строительной площадки характеристики грунтоцемента, а также технологические параметры назначаются по результатам полевых испытаний или по опыту проектирования. Помимо степени пригодности грунтов к закреплению необходимо также учитывать экономическую оценку эффективности такого закрепления: к примеру, в торфяных грунтах выторфовка и замена слабого слоя грунта песком может оказаться экономически более выгодной, чем закрепление цементами посредством той или иной смесительной технологии. Для закрепления заторфованных и заиленных грунтов финскими специалистами из компании Rambol рекомендуется применение смеси вяжущих из извести, цемента, гипса и различных шлаков. На основе проведенных опытов была составлена табл. 8.4 степени пригодности вида вяжущего для тех или иных грунтов [4].

Таблица 8.4

Виды вяжущих, применяемых для закрепления грунтов

Примечания: * – менее пригодны; ** – пригодны; – непригодны

Критерием пригодности в данном случае являлась прочность на одноосное сжатие в возрасте 28 сут со дня перемешивания грунта с вяжущим. Значения прочности устанавливались для различного соотношения грунт/вяжущее и регламентировались европейским стандартом по стабилизации слабых грунтов EuroSoilStab 2002.

8.2.4. Расчет технологических параметров

 

Основными технологическими параметрами для буросмеси-тельных технологий являются скорость подъема/погружения бурового органа, расход раствора, скорость вращения рабочего органа [4]. Все эти параметры должны обеспечить равномерное распределение вяжущего по высоте сваи (панели) и тщательное измельчение грунта и перемешивание его с вяжущим.

Скорость вращения рабочего органа подбирается опытным путем и должна обеспечивать более полное разрушение и измельчение грунта. Если в процессе производства работ за один проход не получается требуемого измельчения грунта, то дополнительное перемешивание производят повторным погружением/поднятием рабочего органа.

Скорость подъема/погружения рабочего органа должна обеспе­чивать равномерное распределение раствора по телу грунтоцементной конструкции. Предварительно скорость подъема можно определить по следующей формуле:

 

(8.1)

 

где –расход раствора из сопел рабочего органа, м³/с;

– требуемый объем раствора на пог. м колонны, м³/м.

 

Требуемое значение раствора на погонный метр колонны устанавливается из проектных значений прочности, водонепроницаемости.

Типовые значения технологических параметров для буросмесительных технологий приведены в табл. 8.5 [4]. Как правило, значения технологических параметров, указанные в таблице, корректируются в ходе выполнения опытных работ, проведение которых обязательно перед началом строительства. Если имеются опытные данные в схожих инженерно-геологических условиях, то необходимо использовать их при проектировании. Объем полевых работ будет существенно меньше.

Таблица 8.5

 

Типовые технологические параметры буросмесительной технологии

Класс технологий	Метод сухого перемешивания	Метод перемешивания с раствором
Тип оборудования	Европейское	Японское	Европейское	Японское
Параметр
Диаметр свай, м	0,4-1,0	0,8-1,0	0,4-0,9	1,0-1,6
Максимальная глубина, м				48(70)
Давление нагнетания, кПа	200-800	Макс. 300	500-1000	300-600 (800)
Скорость погружения, м/мин	2,0-6,0	1,0-2,0	0,5-1,5	1,0
Скорость подъема, м/мин	1,5-6,0	0,7-0,9	3,0-5,0	0,7-1,0(1,0)
Скорость вращения, об/мин	100-200	24-64	25-50	20-40 (60)
Грунтоцементное отношение, кг/м	100-250	100-300	80-450	700-300
Фаза нагнетания раствора/ вяжущего	Обратный ход	Прямой, обратный, полный ход	Прямой, обратный, полный ход	Прямой, обратный, полный ход

Примечание. В скобках указаны данные для закрепления морских грунтов.