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 3,5´10³ см²/г) применяются для укрепления путем пропитки трещиноватых скальных (раскрытие трещин более 0,1 мм, удельное водопоглощение не менее 0,01 л/(мин×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 не реализованного 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 10⁴ см²/г, 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.