Укрепление фундаментов методом струйной цементации грунтов

Укрепление фундаментов методом струйной цементации грунтов

Струйная цементация грунтов – это физико-химическое закрепление с целью создания окаменевшего основания. Проще говоря, данная технология позволяет создавать, укреплять или выравнивать фундаментные основания без рытья котлованов и откапывания существующих конструкций.

Струйная цементация (технология jet grouting) позволяет производить закладку фундаментного основания в условиях строительства вблизи других построек, когда рытье котлована невозможно. Так же, с помощью данной технологии, можно укрепить фундаменты существующих зданий, не нанося им никакого вреда. Работы могут производиться в различных условиях, при сесмически активных почвах, близком залегании природных вод и т.д.

1 Основные понятия

Струйная цементация грунтов (в переводе jet grouting) – наиболее старая технология, позволяющая произвести такое закрепление грунта.

Применять ее начали для укрепления рыхлых, крупнопесчаных, крупнообломочных почв. Дело в том, что рыть котлован на песке – вообще задача неблагодарная.

В условиях же крупнообломочных каменистых грунтов попытка нарушения целостности грунта (особенно это касается горных районов) вообще может привести к катастрофическим последствиям, типа оползней.

Применение метода струйной цементации для закрепления фундамента

Такое положение дел вряд ли бы порадовало застройщиков, поэтому пришлось изобретать метод, позволяющий произвести закрепление без нарушения целостности почвы.

Технология jet grouting заключается в том, что в почву вертикально вводятся специальные трубкоинъекторы (труба с отверстиями, диаметром 2-4 мм), через которую под большим давлением подается смесь воды и цемента (цементное молоко).

Вода под давлением производит гидроразрыв земельного основания, заполняя трещины цементной смесью.

Лишняя вода постепенно выдавливается на поверхность. Раствор же постепенно застывает и образует с почвой прочную неразмываемую смесь – грунтобетон.

Результат выполненных работ по закреплению грунта основания струйной технологией после откопки

Если закрепление грунта производится на небольшой глубине, инъектор забивают в землю. При работе на больших глубинах, его погружают в заранее пробуренную скважину.

1.1 Положительные и отрицательные стороны

Данный метод хорошо известен в кругу профессиональных застройщиков и архитекторов. Он имеет множество положительных особенностей. Что же касается его негативных сторон, то они больше связаны с невозможностью применения в бытовой сфере.

1.2 Плюсы струйной цементации

  1. Данная технология позволяет осуществлять закрепление грунтов практически без нарушения их целостности и без динамического воздействия на них. Благодаря этому jet grouting может использоваться для укрепления горных районов, реконструкции старых зданий, проведения работ в условиях плотной городской застройки.
  2. Оказывает на землю комбинированное воздействие. Во-первых, возникают новые и уплотняются старые межчастичные связи. Во-вторых, производится уплотнение основания под высоким давлением. В-третьих, в земле закладываются высокопрочные вертикальные сваи из грунтобетона на заданном расстоянии, а так же возникают хаотичные грунтобетонные горизонтальные прослойки.
  3. Закрепление основания таким способом позволяет достигать его высокой прочности.
  4. Данная технология позволяет практически полностью предотвратить проседание грунта.
  5. Дает возможность исправлять крены высотных зданий.
  6. Работы могут производиться на любых почвах как выше, так и ниже грунтовых вод.
  7. Цементация позволяет производить работы без проведения каких-либо отходов. Следовательно она может применяться для создания или укрепления саркофагов высокотоксичных или радиационных отходов без их выхода на поверхность, а так же с минимальным контактированием рабочих.

к меню ↑

1.3 Минусы цементации

Ранее к минусам jet grouting относили отсутствие возможности выполнения работ на грунтах высокой плотности. Однако новые технологии, применяющие микро гидроразрывы, позволяют производить закрепление абсолютно любых грунтов.

Цементация грунта производится только специальной техникой

Поэтому к недостаткам можно отнести лишь то, что данный метод не может быть использован в бытовых условиях, по крайней мере, самостоятельно. Цементация требует специального оборудования, навыков, затрат финансов и времени, а так же предварительной сейсморазведки. От особенностей грунта зависит давление и состав подаваемой жидкости.

2 Порядок выполнения работ

Технология струйной цементации грунтов, как уже говорилось ранее, позволяет производить закрепление любых грунтов в любых условиях.

Диаметр грунтобетонных свай, в зависимости от особенностей грунта и нужд застройщика, может находиться в пределах от 60 см до 2 метров.

Остановимся подробнее на порядке выполнения работ:

  1. На первом этапе нужно произвести погрузку инъектора в грунт. Если того позволяет структура грунта и глубина цементации, инъектор вбивают без бурения скважины. Если же нет, производится бурение скважины диаметром 112 мм глубиной, соответствующей проектной отметке.
  2. При подъеме инъектора вверх, через отверстия в конусной насадке под давлением до 600 атмосфер подается цементная суспензия. Пропорции смешивания цемента и воды находятся в пределах от 1:0,4 до 1:10 в зависимости от степени водопоглощения грунта.
  3. Цементное молоко, выходя под большим давлением из форсунок (отверстий) в инъекторе, диаметром 2-4 мм, не только заполнчет естественные поры грунта, но и производит небольшие гидроразрывы, что позволяет закрепить большее пространство и не допустить в дальнейшем просадки здания.
  4. Сразу после заливки цементно-бетонных свай, при необходимости, производится их армирование. В зависимости от назначения, производится задавливание в смесь металлических или железобетонных столбов.

На прочность грунтобетонного основания, созданного по технологии jet grouting, влияет тип грунта и количество израсходованного цемента.

Схема выполнения работ по цементации грунта

Максимальная прочность достигается при работе в песчаных и гравилистых грунтах, минимальная – в глинистых.

2.1 Область применения

Область применения технологии струйной цементации очень широка: от городского строительства домов до предотвращения оползней и заполнения шахтных выработок.

  • ограждение котлованов пересекающимися грунтобетонными сваями, выполняющими роль как вертикальной, так и противофильтрационной завесы;
  • усиление любых типов фундаментов: ленточных, свайных, из железобетонных монолитных плит для повышения деформационных характеристик грунтовых оснований;
  • установка буровых комбинированных свай, методом вбивания металлических или железобетонных элементов в грунтово-цементную смесь;
  • создание разъединительных стенок, противостоящих разрушению существующих зданий при строительстве новых;
  • заполнение горных, шахтных выработок и карстовых пустот;
  • проведение противооползневых мероприятий;
  • цементация используется для закрепления слабых грунтов при проведении дорожно-транспортного строительства, сооружения тоннелей и мостов;
Читайте также:  Сетевой плеер для музыки своими руками

Буровая установка для цементации грунта

2.2 Технологическое оборудование

Как уже упоминалось ранее, для проведения струйной цементации оснований нужно серьезное профессиональное оборудование.

  1. Буровые установки. Они могут быть крупногабаритными (для выполнения бурения на глубину до 50 метров) и мелкогабаритные (позволяют выполнять работы на глубине от 2 метров в условиях тесной застройки и небольшого рабочего пространства).
  2. Высоконапорные насосные установки, позволяющие подавать цементную суспензию под давлением от 450 до 600 атмосфер. Такое оборудование подает за одну минуту в скважину от 150 до 420 литров суспензии.
  3. Миксерные установки для приготовления водно-цементной суспензии.

к меню ↑

2.3 Технология струйной цементации грунтов (видео)

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)

КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ ЗДАНИЙ

УКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ ПОД ПОДОШВОЙ ФУНДАМЕНТА МЕТОДОМ ЦЕМЕНТАЦИИ

I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Типовая технологическая карта (именуемая далее по тексту ТТК) — комплексный организационно-технологический документ, разработанный на основе методов научной организации труда для выполнения технологического процесса и определяющий состав производственных операций с применением наиболее современных средств механизации и способов выполнения работ по определённо заданной технологии. ТТК предназначена для использования при разработке Проектов организации капитального ремонта, Проектов производства ремонтно-строительных работ и другой организационно-технологической документации строительными подразделениями. ТТК является составной частью Проектов производства работ (далее по тексту — ППР) и используется в составе ППР согласно МДС 12-81.2007.

1.2. В настоящей ТТК приведены указания по организации и технологии производства работ по искусственному закреплению грунтов методом цементации.

Определён состав производственных операций, требования к контролю качества и приемке работ, плановая трудоемкость работ, трудовые, производственные и материальные ресурсы, мероприятия по промышленной безопасности и охране труда.

1.3. Нормативной базой для разработки технологической карты являются:

— типовые чертежи;

— строительные нормы и правила (СНиП, СН, СП);

— заводские инструкции и технические условия (ТУ);

— нормы и расценки на строительно-монтажные работы (ГЭСН-2001 ЕНиР);

— производственные нормы расхода материалов (НПРМ);

— местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.

1.4. Цель создания ТТК — описание решений по организации и технологии производства строительно-монтажных работ по искусственному закреплению грунтов методом цементации, с целью обеспечения их высокого качества, а также:

— снижение себестоимости работ;

— сокращение продолжительности строительства;

— обеспечение безопасности выполняемых работ;

— организации ритмичной работы;

— рациональное использование трудовых ресурсов и машин;

— унификации технологических решений.

1.5. На базе ТТК разрабатываются Рабочие технологические карты (РТК) на выполнение отдельных видов работ (СНиП 3.01.01-85* "Организация строительного производства") по искусственному закреплению грунтов методом цементации.

Конструктивные особенности их выполнения решаются в каждом конкретном случае Рабочим проектом. Состав и степень детализации материалов, разрабатываемых в РТК, устанавливаются соответствующей подрядной строительной организацией, исходя из специфики и объема выполняемых работ.

РТК рассматриваются и утверждаются в составе ППР руководителем Генеральной подрядной строительной организации.

1.6. ТТК можно привязать к конкретному объекту и условиям строительства. Этот процесс состоит в уточнении объемов работ, средств механизации, потребности в трудовых и материально-технических ресурсах.

Порядок привязки ТТК к местным условиям:

— рассмотрение материалов карты и выбор искомого варианта;

— проверка соответствия исходных данных (объемов работ, норм времени, марок и типов механизмов, применяемых строительных материалов, состава звена рабочих) принятому варианту;

— корректировка объемов работ в соответствии с избранным вариантом производства работ и конкретным проектным решением;

— пересчёт калькуляции, технико-экономических показателей, потребности в машинах, механизмах, инструментах и материально-технических ресурсах применительно к избранному варианту;

— оформление графической части с конкретной привязкой механизмов, оборудования и приспособлений в соответствии с их фактическими габаритами.

1.7. Типовая технологическая карта разработана для инженерно-технических работников (производителей работ, мастеров, бригадиров) и рабочих, выполняющих работы в III-й температурной зоне, с целью ознакомления (обучения) их с правилами производства работ по искусственному закреплению грунтов методом цементации, с применением наиболее современных средств механизации, прогрессивных конструкций и способов выполнения работ.

Технологическая карта разработана на следующие объёмы работ:

— закрепляемый грунт — 150,0 м .

II. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Технологическая карта разработана на комплекс работ по искусственному закреплению грунтов методом цементации.

2.2. Работы по искусственному закреплению грунтов методом цементации, выполняются механизированным отрядом в одну смену, продолжительность рабочего времени в течение смены составляет:

2.3. В состав работ, последовательно выполняемых при искусственном закреплении грунтов методом цементации, входят следующие рабочие процессы и технологические операции:

— геодезическая разбивка местоположения забивки инъекторов;

— забивка инъекторов в грунт;

— подключение шлангов для нагнетания раствора;

— нагнетание раствора в грунт;

— извлечение инъекторов;

— ликвидация использованных скважин.

2.4. Технологической картой предусмотрено выполнение работ комплексным механизированным звеном в составе: передвижной компрессор фирмы Atlas Copco XAS 97 Dd (подача сжатого воздуха 5,3 м /час, =0,7 МПа, m=940 кг); отбойный молоток Atlas Copco TEX 09 PS 8461021102 (масса m=9,6 кг, =0,5 МПа, частота ударов 1800 уд/мин); электрическая шлифовальная машинка PWS 750-125 фирмы Bosch (Р=1,9 кг; N=750 Вт); ручная инжекторная газовая горелка Р2А-01 с внутренними и наружными мундштуками, ключом, уплотнительными кольцами, газовыми баллонами и редукторами; трубонарезная головка REMS Ева; дизельный растворонасос Putzmeister M 740 (производительность до 5 м /час, =7 бар; общая масса m=1450 кг; габаритные размеры Д Ш В, 4500 1450 1200 мм).

Читайте также:  Уплотнение гаражных ворот своими руками

Рис.1. Инжекторная газовая горелка Р2А-01

а — горелка; б — инжекторное устройство; 1 — мундштук; 2 — ниппель мундштука; 3 — наконечник; 4 — трубчатый мундштук; 5 — смесительная камера; 6 — резиновое кольцо; 7 — инжектор; 8 — накидная гайка; 9 — ацетиленовый вентиль; 10 — штуцер; 11 — накидная гайка; 12 — шланговый ниппель; 13 — трубка; 14 — рукоять; 15 — сальниковая набивка; 16 — кислородный вентиль.

Рис.2. Газовые баллоны и редукторы

а — кислородный баллон, объёмом 6 м ; б — ацетиленовый баллон, объёмом 5,32 м ; г — кислородный редуктор; д — ацетиленовый редуктор.

Рис.3. Компрессор Atlas Copco XAS 97 Dd

Рис.4. Молоток Atlas Copco TEX 09 PS

Рис.5. Растворонасос Putzmeister M 740

Рис.6. Трубонарезная головка REMS Ева

Рис.7. Электрошлифмашинка PWS 750-125

III. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

3.1. В соответствии с СП 48.13330.2001 "Организация строительства. Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004" до начала выполнения строительно-монтажных работ на объекте Подрядчик обязан в установленном порядке получить у Заказчика проектную документацию и разрешение (ордер) на выполнение строительно-монтажных работ. Выполнение работ без разрешения (ордера) запрещается.

3.2. Общие требования

3.2.1. Закрепление грунтов — есть искусственное преобразование строительных свойств грунтов физико-механическими методами в условиях их естественного залегания для повышения прочности или связности и придания водонепроницаемости. В результате закрепления грунтов увеличивается несущая способность оснований сооружений.

3.2.2. Закрепление грунтов осуществляется нагнетанием в грунт вяжущих материалов и химических растворов, а также воздействием на грунт электрического тока, нагреванием и охлаждением грунтов.

3.2.3. В соответствии с видом применяемых средств различают следующие способы закрепления грунтов:

— цементация;

— глинизация;

— битумизация;

— силикатизация;

— смолизация;

— термический и электрохимический способы.

3.2.4. Пределы применяемости каждого из способов закрепления грунтов определяются требованиями, предъявляемыми к закреплённому грунту, и свойствам самих грунтов:

— водопроницаемостью;

— скоростью фильтрационного потока;

— однородностью грунтов и т.д.

Данные требования закладываются в рабочем проекте, и предлагается один из способов закрепления грунтов.

3.2.5. Работы по закреплению грунтов должны производиться строго по проекту, допуская изменения и отклонения от него лишь по согласованию с проектной организацией. В проекте искусственного закрепления грунтов указываются:

— план фундаментов здания, профиль и объем закрепляемого массива грунта;

— схема расположения инъекторов и электродов в плане и разрезах, глубина забивки, а также количество заходок и их расположение по глубине;

— данные об объеме работ и контрольных выработках;

— данные о количестве химических растворов на одну заходку и весь объем работ, о режиме нагнетания растворов и режиме обработки грунта электрическим током;

— требования к закрепленному грунту: прочность, монолитность, водоустойчивость, водонепроницаемость и непросадочность, радиус закрепления;

— данные о затратах времени для выполнения процесса и его трудоемкости.

3.2.6. Наиболее простыми и надежными способами укрепления грунтов являются цементация, силикатизация и электросиликатизация.

3.2.7. Силикатизация грунтов выполняется однорастворным (силикат натрия — жидкое стекло, алюминат натрия) или двухрастворным (жидкое стекло и хлористый кальций) составами, нагнетаемыми через инъекторы (перфорированные трубы диаметром 19. 38 мм и длиной 1 м) под давлением 0,3. 0,6 МПа (3. 6 атм). Силикатизацией закрепляют мелкие и пылеватые пески, плывуны и лёсс. Радиус закрепления грунтов вокруг одного инъектора примерно 0,3. 1 м.

3.2.8. Электросиликатизация применяется для закрепления глинистых грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0 1 м/сутки. Сущность способа заключается в том, что раствор проникает в грунт одновременно под действием напора и постоянного электрического тока. Грунт укрепляется в результате электрохимической реакции.

3.2.9. Цементация — это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Цементация применяется для закрепления крупно- и среднезернистых песков, трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов. Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2-1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Цементацию производят нисходящими зонами; нагнетание прекращают при достижении заданного поглощения.

3.3. Основной период

3.3.1. Выполнение капитального ремонта жилого дома рекомендуется разделить на два периода: подготовительный и основной.

3.3.2. В основной период выполняются все демонтажные, монтажные, специальные и отделочные работы и работы по благоустройству участка.

3.3.3. Соблюдение технологической последовательности производства ремонтно-строительных работ является необходимым условием успешного выполнения капитального ремонта жилых домов.

3.3.4. Работы основного периода разделены на следующие пять этапов, выполняемых последовательно и частично параллельно.

I этап. Демонтаж (разборка) существующих в доме конструкций (крыш, перекрытий, перегородок, печей, кухонных очагов, санитарно-технического оборудования и других элементов, подлежащих замене новыми), производимый по захваткам последовательно сверху вниз. Частичный ремонт капитальных стен и закладка проемов, пробивка новых проемов выполняются с существующих перекрытий.

Читайте также:  Как поставить перегородку из пеноблоков

II этап. Монтаж новых конструкций перекрытий, перегородок, оконных и дверных блоков и крыши, производимый по захваткам последовательно снизу вверх.

III этап. Производство санитарно-технических и электромонтажных работ: монтаж оборудования котельной или теплового центра с вводом от теплосети, монтаж системы центрального отопления, внутреннего водопровода, канализации, газа, электро-, радио-, телефонных сетей в доме.

IV этап. Внутренние отделочные работы, включающие устройство полов, производство штукатурных и малярных работ, выполняемых при многоэтажных зданиях также снизу вверх.

V этап. Производство фасадных работ и работ по благоустройству участка — ремонт штукатурки, кровельных окрытий, лепных украшений на фасадах дома и окраска их, устройство асфальтовых дорог и тротуаров, разборка всех временных сооружений, вывозка мусора, сооружение спортивных и детских площадок вокруг дома и озеленение участка. Выполнение этих работ может быть совмещено с работами III и IV этапов.

3.3.5.

Доступ к полной версии этого документа ограничен

Ознакомиться с документом вы можете, заказав бесплатную демонстрацию систем «Кодекс» и «Техэксперт».

Цементация грунтов основания имеет свое четкое обоснование. Прочность фундамента обладает устойчивой тенденцией к потере своей эксплуатационной надежности. На этот факт оказывают влияние внешние факторы:

  • нагрузка на грунт под тяжестью зданий;
  • разрушительная сила подземных вод;
  • смещения грунта;
  • температурные и климатические колебания.

То есть, можно с уверенностью утверждать, что в течение семи-десяти лет эксплуатации отстроенного объекта возникнет острая необходимость укрепить фундамент.

В качестве одного из самых эффективных способов укрепления следует рассматривать цементацию грунтов основания и фундаментов. Цементирование также актуально при износе опорных конструкций и снижении несущих способностей. Общая целостность основания при цементации не нарушается.

Гарантия

Проектный отдел

Профессиональная команда

Когда наступает необходимость в усилении грунта под фундаментом

Усиливать грунт приходится не только для того, чтобы защитить готовое здание. Такой тип процедур выполним и перед началом строительных работ над возведением новых объектов.

Способности почвы разрушать здания и сооружения часто недооцениваются. Однако профессиональные строители знают эти особенности, поэтому перед началом застройки прибегают к методу цементации грунта под фундаментом. Цементация способна улучшить качество почвы накануне проведения строительных работ. Технологию используют также для укрепления и реставрации готовых строений, в которых обнаружены признаки деформации и разрушений.

Цементация грунтов основания фундаментов нужна при:

  • возникновении несущественных дефектов;
  • увеличении несущей нагрузки на основание;
  • нарушении конструкции из-за естественных процессов;
  • наличии слабой почвы;
  • образовании пустот.

Кроме внешних причин существуют также ошибки, допускаемые строителями при монтаже фундаментов зданий и сооружений. Например, строители могли смешивать растворы из некачественных материалов, неправильно проводили разметку, и не производили гидроизоляцию фундамента,

Вышеописанные упущения приводят к образованию трещин, прогибаниям фундамента, с последующим увеличением признаков разрушения – трещины появляются не только в основании здания, но и становятся заметными на стенах. Скорость разрушения определяется бумажными лентами, прикрепляемыми к поверхностям на месте трещин в поперечном направлении. Если в течение нескольких дней лента не разрывается – это свидетельствует о прекращении расширения трещин, или медленном разрушительном процессе. При разрыве ленты в течение нескольких дней – приступают к решительным мерам и незамедлительной цементации.

Действие технологии цементации фундамента и грунта под ним

Цементацию проводят традиционным и струйным способами. При традиционном способе в базис и под него производится инъекция ремонтной смеси. Состав раствора зависит от того, какой материал использовался при возведении фундамента. Поэтому предпочтение специалистов отдаются цементной, цементно-песчаной и бетонитной смесям. Также в смеси добавляются дополнительные составляющие. Цемент производит закупорку прорех, почвы и подошвы основания, сцепляя фундамент и землю. Так увеличивается несущая сила конструкций.

Укрепление фундамента методом струйной цементации грунтов предполагает подачу цемента в грунт струями под давлением. Струи, разрушая грунт – тут же уплотняют его. Происходит образование свай, созданных грунтом и цементом. Перед стартом работ просчитываются будущие затраты и составляется смета.

Цементация имеет еще одно название – инъекцирование бетоном. Данный процесс также предполагает деление на внутреннюю и сквозную цементацию. При внутренней цементации проводится бурение скважин в бетоне длиной до 30 см. При сквозной цементации скважина углубляется в грунт до полуметра, увеличивается общее количество опорных точек.

Согласно технологии, бурение скважин предполагает шахматный порядок. Их бурят под наклоном, для предупреждения возникновения вибрационных процессов в конструкции.

В просверленные отверстия вставляются инъекторы, через которые нагнетается цемент насосом под давлением. При снижении уровня впитывания раствора производится его сгущение, в соотношении воды к щебени в пропорциях 0,7 к 1. В течение 48 часов раствор затвердеет.

Цементация грунта основания фундаментов имеет серьезный характер структурных изменений в основании здания или сооружения. Иногда случается, что вмешательство специалистов становится чрезмерным. Например, в случаях, когда фундамент проседает не из-за разрушений, а из-за ошибки строителей – неправильного расчета нагрузки на конструкцию основания. Эта ошибка становится причиной продавливания дома в грунт и возникновения трещин, не способных к распространению, а цементация, в данной ситуации лишь усугубит положение строения. Именно поэтому работы по спасению разрушаемых зданий и сооружений доверяются только профессионалам, которые способны произвести правильные расчеты и подобрать соответствующий допустимый метод укрепления фундамента.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector