Закрепленные грунты

6.9.1 Закрепление грунтов производят в целях повышения их прочности и водонепроницаемости в основании вновь строящихся или существующих сооружений. Возможность и способ закрепления грунтов основания существующих сооружений должны устанавливаться с учетом характера деформаций основания и категории технического состояния сооружений (см. приложение Е).

Массивы из закрепленного грунта (закрепленные массивы) могут быть использованы в качестве оснований фундаментов, а также временных и постоянных ограждающих конструкций котлованов, противофильтрационных завес и других заглубленных конструкций.

6.9.2 Для устройства закрепленных массивов грунта в зависимости от их назначения и инженерно-геологических условий применяют следующие способы закрепления:

инъекционный - путем нагнетания в грунт химических или цементационных растворов с помощью погружаемых инъекторов или через скважины (смолизация, силикатизация, цементация);

виброинъекционный - путем нагнетания в грунт химических или цементационных растворов через инъекторы при одновременном воздействии на закрепляемый грунт высокочастотной вибрации (смолизация, силикатизация, цементация);

буросмесительный - путем механического перемешивания грунта с цементным раствором, цементом, известью или другим вяжущим в сухом виде или в виде раствора в процессе бурения без извлечения грунта на поверхность с созданием элементов закрепленного грунта;

струйный («jet grouting») - позволяющий разрушать струей высокого давления грунт в скважине и смешивать его с цементным раствором путем нарушения естественной структуры грунтов с созданием элементов закрепленного грунта, обладающих заданными свойствами или полным замещением грунтов цементным раствором;

термический - путем спекания грунта в скважине высокотемпературными газами или с помощью электронагрева грунта.

Способ закрепления, рецептура растворов и технологические параметры должны обеспечивать необходимые расчетные физико-механические характеристики закрепленного грунта и удовлетворять требованиям по охране окружающей среды.

6.9.3 Инъекционный способ закрепления грунтов при инъекции через скважины и инъекторы следует применять в следующих грунтовых условиях:

силикатизация и смолизация - в песках с коэффициентом фильтрации 0,5 до 80 м/сут;

силикатизация - в просадочных грунтах при коэффициенте фильтрации не менее 0,2 м/сут и степени влажности S_r £ 0,7;

цементация (цементом общестроительного назначения с удельной поверхностью частиц не более 4´10³ см²/г) - в трещиноватых скальных грунтах с удельным водопоглощением не менее 0,01 л/мин×м² , в крупнообломочных грунтах при коэффициенте фильтрации не менее 80 м/сут, а также для заполнения карстовых полостей и закрепления закарстованных пород;

цементация (цементом с высокодисперсным гранулометрическим составом с удельной поверхностью частиц более 1´10⁴ см²/г) - в песках с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 80 м/сут.

Виброинъекционная технология (силикатизация, смолизация, цементация) применяется в песках с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 80 м/сут.

6.9.4 Буросмесительный способ следует применять для закрепления песков, илов независимо от степени влажности, а также лессовых просадочных грунтов с числом пластичности 0,02-0,15 в грунтовых условиях I типа просадочности.

Применение буросмесительного способа закрепления илов допускается для сооружения II уровня ответственности, а для закрепления лессовых просадочных грунтов для сооружений III уровня ответственности.

6.9.5 Струйный способ («jet grouting») предназначен для закрепления песчаных и глинистых грунтов при I_L > 0,5, способных под воздействием энергии струи диспергироваться с разрушением структуры и смешиваться с цементным раствором.

6.9.6 Термический способ следует применять для закрепления лессовых просадочных грунтов со степенью влажности S_r £ 0,5.

6.9.7 Для химического закрепления используют в качестве крепителей водные растворы силиката натрия, акрилаты, лигниты, уретаны карбамидных и других синтетических смол, в качестве отвердителей - неорганические или органические кислоты и соли, а также газы. Для регулирования процессов гелеобразования или предварительной обработки закрепленного грунта применяют рецептурные добавки.

6.9.8 Для цементации грунтов следует применять цементационные растворы: цементные (при необходимости с химическими добавками), цементно-песчаные, цементно-глинистые, цементно-песчано-глинистые и др.), а также поризованные и вспененные растворы.

При наличии агрессивных подземных вод надлежит применять стойкие по отношению к ним цементы.

6.9.9 Рецептуры растворов для инъекционных и буросмесительных способов закрепления грунтов и физико-механические характеристики закрепленных грунтов должны уточняться по результатам их закрепления в лабораторных или полевых условиях.

6.9.10 Форму и размеры закрепленных массивов, а также физико-механические характеристики закрепленных грунтов следует устанавливать исходя из инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, принятого способа и технологии работ по закреплению грунтов, а также результатов расчета оснований в соответствии с требованиями раздела 5 с учетом взаимодействия закрепленного массива с окружающим грунтом.

При наличии в основании специфических грунтов следует дополнительно учитывать требования раздела 6.

Основания, усиленные отдельными закрепленными массивами (столбами) диаметром от 0,6 до 1,0 м, должны проектироваться в соответствии со СП 24.13330.

Основания, усиленные отдельными закрепленными массивами, создающими эффект армирования грунта, должны проектироваться в соответствии с требованиями раздела 5.

6.9.11 При проектировании закрепления грунтов для выбора способа закрепления, состава раствора и прогнозирования физико-механических свойств закрепленных грунтов следует привлекать специализированные организации.

6.9.12 Материалы инженерно-геологических изысканий и лабораторных исследований помимо характеристик, указанных в 5.1.8, должны содержать данные о гранулометрическом составе и коэффициенте фильтрации грунта, химическом составе водных вытяжек грунтовых вод, а для закрепленных грунтов - прочность на одноосное сжатие R_c, МПа.

6.9.13 Проектом закрепления грунтов должны быть предусмотрены опытно-производственные работы по закреплению. На этапе проектирования назначаются расчетные технологические параметры. Рабочие технологические параметры уточняются по результатам опытно-производственных работ.

6.9.14 Проектирование закрепления грунтов производят в следующей последовательности:

на основании материалов изысканий и лабораторных исследований назначают способ закрепления грунтов, прочностные и деформационные характеристики закрепленного грунта. Допускается значения j_stb, c_stb, E_stb, закрепляемых песков до получения результатов опытных работ принимать по таблице 6.12 в зависимости от прочности закрепленного грунта на одноосное сжатие R_c;

выбирают конструктивную схему закрепления грунтов основания: а) сплошное закрепление на заданную глубину; б) армирование грунтов основания отдельными опорами из закрепленного грунта; в) комбинированная схема, предусматривающая, например, сверху сплошное закрепление, а ниже - из отдельных опор;

назначают предварительные геометрические размеры закрепленного грунта в плане и по глубине. Минимальный вынос закрепления за контуры фундамента принимают по таблице 6.13 в зависимости от расчетного давления под подошвой фундамента и значения R_c;

производят расчет закрепленного основания по предельным состояниям в соответствии с указаниями раздела 5. По результатам расчета производят корректировку геометрических параметров закрепляемого грунта;

назначают радиус закрепления грунта от инъектора (скважины) в зависимости от коэффициента фильтрации по таблице 6.14;

Таблица 6.12

Таблица 6.13

назначают схему расположения инъекторов (скважин) в плане и по глубине, обеспечивающую создание массива требуемой формы и размеров;

определяют потребные объемы закрепляющих реагентов на одну заходку инъектора (захватку скважины) и на весь объем закрепления;

назначают последовательность обработки инъекторов (скважин) и режим инъекции (давление, скорость инъекции), позволяющие обеспечить требуемую форму, размеры и прочность закрепленного грунта;

назначают расчетные параметры закрепленного грунта (R_c, j_stb, c_stb, E_stb);

разрабатывают технологический регламент и назначают расчетные технологические параметры закрепления.

Таблица 6.14

6.9.15. По результатам опытно-производственных работ уточняют рабочие технологические параметры и при необходимости выполняют корректировку проекта с уточнением расчетных параметров закрепленного грунта.

6.9.16. Последовательность создания закрепленного массива грунта должна исключать возникновение неравномерных осадок основания фундаментов возводимого или существующего сооружений (приложения Д, Ж и Л).

6.9.17. В проекте следует предусматривать контроль соответствия физико-механических характеристик закрепленного грунта проектным параметрам.