Струйная цементация грунтов (Jet-grouting)
Сущность технологии заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивании грунта с цементным раствором в режиме «mix-in-place» (перемешивание на месте). После твердения раствора образуется новый материал — грунтобетон, обладающий высокими прочностными и деформационными характеристиками. По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов — от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов.
Область применения:
Из всего чрезвычайно обширного списка практических приложений технологии приведем лишь некоторые:
- укрепление слабых грунтов (например, при строительстве тоннелей и коллекторов)
- ограждение котлованов в обводненных грунтах,
- устройство противофильтрационных завес,
- усиление фундаментов при реконструкции и надстройке зданий,
- укрепление грунтов в основании плитных фундаментов,
- повышения устойчивости склонов и откосов,
- Consequuntur magni dolores eos
- заполнение карстовых полостей в трещиноватых скальных грунтах.
Преимущества технологии струйной цементации:
- высокая скорость сооружения грунтоцементных свай,
- возможность работы в стесненных условиях – в подвальных помещениях, вблизи существующих зданий, на откосах и т.д. В этом случае на объекте устанавливается только малогабаритная буровая установка, а весь инъекционный комплекс располагается на более удобной удаленной площадке;
- отсутствие негативного влияния на фундаменты близко расположенных зданий, в отличие от забивания железобетонных свай устройство грунтоцементных свай выполняется вращательным бурением;
- маленький диаметр «лидерной» скважины позволяет при усилении фундаментов выполнять сваи диаметром 500-1500 мм через отверстие диаметром 112 мм.
Сущность технологии
Устройство грунтоцементных свай (Jet свай) выполняется в два этапа – в процессе прямого и обратного хода буровой колонны. Во время прямого хода производят бурение лидерной скважины до проектной отметки.
В процессе обратного хода в форсунки (сопла) монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, подают под высоким давлением цементный раствор и начинают подъем колонны с одновременным ее вращением.
Существует три основных разновидности технологии:
Однокомпонентная технология (Jet1).
В этом случае разрушение грунта производят струей цементного раствора. Давление нагнетания раствора составляет 400-500 атм. Технология Jet1 наиболее проста в исполнении, требует минимального комплекта оборудования, однако диаметр получаемых свай также является наименьшим по сравнению с другими вариантами технологии. Так, например, в глинистых грунтах диаметр грунтоцементных свай не превышает 600 мм, в песчаных грунтах диаметр свай составляет 700-800 мм.
Двухкомпонентная технология (Jet2).
В этом варианте для увеличения длины водоцементной струи используют энергию сжатого воздуха. Для раздельной подачи в монитор цементного раствора и сжатого воздуха применяют двойные полые штанги. По внутренним штангам подают цементный раствор, а по внешним – сжатый воздух. Диаметр свай, получаемых по этой технологии, в глинах достигает 1200 мм, а в песках – 1500 мм.
Трехкомпонентная технология (Jet3).
Этот вариант отличается от предыдущих тем, что водовоздушная струя используется исключительно для размыва грунта и образования в нем полостей, которые в последствии заполняются цементным раствором. Преимуществом данного варианта является получение колонн из чистого цементного раствора. К недостаткам следует отнести сложность технологической схемы, требующей применения тройных штанг, а также дополнительного технологического оборудования. При правильном подборе технологических параметров можно получить сваи диаметром 2500 мм.
Прочность грунтоцемента на сжатие в песчаных грунтах составляет в среднем 5-10 МПа, в глинистых – 2-4 МПа. В некоторых случаях возможно достижение более высоких прочностей, для этого используется повышенный расход цемента, и струйная цементация выполняется до полного замещения грунта.