Строительные технологии

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 3. Закрепление грунтов

Несущую способность слабых грунтов и трещиноватых горных пород можно увеличить методами искусственного закрепления, к которым относятся: силикатизация, смолизация, термическое закрепление и цементация.

            Силикатизация и смолизация сходны по технологии, предусматривающей расчистку участков закрепления, погружение инъекторов, приготовление и нагнетание растворов, извлечение инъекторов, тампонаж скважин.

            Приготовленный в специальной установке закрепляющий раствор по разводящей системе нагнетают в инъекторы. Забивной инъектор представляет собой стальную толстостенную трубу с заостренным наконечником, перфорированную в нижней части на высоту 0,5... 1,5 м. Инъекторы забивают на глубину до 7 м пневматическими молотами массой до 30 кг. Извлекают инъекторы лебедкой с помощью копра или 10-тонным домкратом.

            Грунт закрепляют заходками — вертикальными зонами, равными длине перфорированной части трубы плюс 0,5 радиуса закрепления. Для нагнетания раствора используют гидравлические насосы производительностью до 0,01 м3/мин, создающие давление до 1,5 МПа.

            На глубину до 30 м грунты закрепляют с помощью инъекторов-тампонов. В предварительно пробуренные скважины диаметром 60...120 мм погружают инъекто-ры-тампоны на заданную глубину. Закрепление производят заходками высотой h от 3 до 8 м, начиная с нижней. Резиновый чехол тампона инъектора, поддутый сжатым воздухом, предотвращает выход раствора в верхние заходки.

После насыщения первой заходки до заданного радиуса инъекции г, м, инъектор поднимают на вышележащую заходку, опять поддувают манжет и подают раствор в ненасыщенный грунт очередной заходки.

Продолжительность нагнетания раствора на каждой заходке одной скважины, мин, определяют по формуле

            Лессовидные грунты закрепляют только раствором силиката натрия. При его взаимодействии с солями кальция, содержащимися в лессах, образует-

ся гель кремниевой кислоты, который цементирует частицы лесса, превращая их в камневидную массу. Этот способ называется однорастворной силикатизацией.

            В п е с к а х (сухих, а также водона-сыщенных) с высоким коэффициентом фильтрации применяют метод двухраст-ворной силикатизации: сначала на каждой заходке под давлением до 0,5 МПа нагнетают раствор силиката натрия, затем — хлорида кальция. Силикат натрия нагнетают на каждой заходке при забивании инъекторов, а хлорид кальция — при извлечении их из грунта. Нагнетание производят медленно (2...5 л/мин), чтобы обеспечить равномерное впитывание растворов в грунт по всей зоне закрепления.

            Пылеватные пески (сухие и водо-насыщенные) закрепляют гелеобразующей смесью растворов силиката натрия и фосфорной кислоты.

Для закрепления мелких песков применяют также водный раствор карбамидной смолы в смеси с раствором соляной кислоты. Такую смесь составляют непосредственно перед нагнетанием в инъекторы. Способ этот называют смолизацией.

            Во всех случаях при перерывах в работе инъекторы следует извлечь и промыть горячей водой. Насосы и подающие трубы также промывают. По окончании

закрепления грунта все скважины тампонируют глиной или местным перемятым грунтом.

Термический способ применяют только для закрепления лессовидных и пористых суглинистых грунтов при залегании их выше уровня грунтовых вод.

            Термическое закрепление является результатом сжигания топлива (газообразного, жидкого, сжиженных газов) непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта. Сжигают топливо при давлении нагнетаемого воздуха 0,115...0,15 МПа. Закрепление грунта в скважине происходит под действием пламени, а в теле массива — от раскаленных газов, проникающих сквозь поры грунта. В результате вокруг скважины образуется столб обожженного грунта, диаметр которого зависит от продолжительности обжига и количества топлива: за Ю...20сутон может быть доведен до 4...8 м при расходе жидкого топлива 80... 120 кг на 1 м скважины и до 30...40 м3 сжатого воздуха на 1 т топлива.

Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 0,6... 1 МПа.

            Цементацией закрепляют трещиноватые скальные породы, а также гравели-стые и рыхлые песчаные грунты. Цементация состоит из процессов расчистки поверхности грунта, с которой производят закрепление; бурения скважин, их продувания или промывки (в скальных породах); установки инъекторов; гидравлического опробования скважины; нагнетания инъекционного раствора; извлечения инъекторов.

Для цементации используют растворы с водоцементным отношением от 0,4 до 1; расход раствора составляет 20...40 % объема закрепляемых пород. Нагнетают раствор через такие же инъекторы, как для силикатизации.

            В песчаные и гравелистые грунты инъекторы забивают на величину заходки — высоту вертикальной зоны закрепления. После нагнетания раствора инъекторы углубляют до следующей зоны.

            Скальные породы также закрепляют зонами, но скважины бурят на глубину только первой заходки; закончив на ней

нагнетание раствора, инъектор извлекают, а скважину добуривают на глубину очередной зоны, не ожидая схватывания раствора.

            Гидравлическим испытанием скважин, проводимым перед началом работ по закреплению, определяют степень водопоглощения, по которой подбирают состав и консистенцию раствора. Одновременно поверхность частиц грунта увлажняется, что предотвращает осаждение раствора в ближайших к скважине порах и позволяет достичь максимального радиуса закрепления.

            Раствор перед подачей непрерывно перемешивают. Его нагнетают в инъекторы по напорным шлангам, пользуясь двухпоршневыми насосами двустороннего действия производительности 100... ...300 л/мин, развивающими давление 3... ...8 МПа.

Если при гидравлическом испытании скважины легко поглощают воду, возможно прямое нагнетание раствора. Если же при давлении 0,2...0,3 МПа вода поглощается медленно, скважины подключают к кольцевому трубопроводу, в котором насосная установка создает непрерывное движение раствора по замкнутому кольцу, чем предотвращается осаждение раствора в системе трубопроводов. Нагнетание ведут непрерывно до достижения отказа. Отказом считают расход раствора в объеме до 0,5 л/мин, который удерживается при заданном проектном давлении не менее 20 мин.

 ХИМИЧЕСКОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ. Способы закрепления грунта

 ИСКУССТВЕННОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ. Закрепляют грунты для создания ...

 Водопонижение. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ В ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТАХ И ...

 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ - шнековый станок ...

 ИНЪЕКТОРЫ. Работы по химическому закреплению грунтов

 Однорастворная силикатизация грунта. Для закрепления мелких песков ...

 Контроль качества химических растворов и гелеобразующих смесей ...

 Смолизация. Карбамидная смола марки Крепитель М-3 КМ-3

 Газовая силикатизация. Способ газовой силикатизации грунтов