Техническое решение: укрепление грунта

Инъектирование грунта проводят перед началом строительства, чтобы повысить твердость основания под объектом, увеличить плотность, уменьшить способность пропускать воду. В результате обеспечивается безопасность строительной конструкции. Качество укрепления грунта во многом зависит от подбора оборудования для инъекционных работ.

Какие грунты инъектируют

Перед строительством жилого или промышленного объекта на местности проводят геологические изыскания. Если грунт слабый или подвижный, то его укрепляют, изменяя свойства введением затвердевающих растворов. Чаще всего инъекционное вмешательство требуется, если грунты на участке проблемные для строительства:

• Подвижные. К этой категории относят песчаники и супеси, не содержащие вяжущих глинистых включений.
• Заболоченные и водонасыщенные почвы, которые постепенно размываются водой.
• Раздробленные скальные породы с нарушенной структурой, не обладающие достаточной прочностью.
• С водоносными пластами, которые могут размывать твердые породы. Особенно важно предотвратить размытие пластов при строительстве подземных сооружений.

Инъектирование грунтов проводят при строительстве наземных и подземных сооружений.

Основные способы инъектирования

Укрепить грунтовое основание можно разными способами. Отличия заключаются в выборе затвердевающего материала и технологии его ввода. В зависимости от состава материала выделяют типы инъектирования:

• Цементация. В пробуренную скважину вводится цементный раствор, который после застывания прочно связывает породу.
• Силикатизация подразумевает ввод под землю силиката натрия, смешанного с кислотными или щелочными отвердителями.
• Смолязация грунта. Для инъекции применяют полимерные смолы, предварительно смешанными со слабокислотными отвердителями.

Укрепляющие материалы вводятся разными способами – стандартным инъектированием или струйными цементированием. Какой метод подходит лучше для решения задачи, специалисты определяют на этапе проектирования после проведения инженерных и гидротехнических геоизысканий.

Составы инъекционных растворов

Составы для усиления грунтов инъектированием определяются ГОСТами. Нормативы позволяют использовать растворы с минеральными и полимерными вяжущими:

• разноплановые цементные смеси:с добавлением глины (цементно-глинистые), песка (цементно-песчаные), полимерных добавок (цементно-полимерные), силикатов (цементно-силикатные),
• тонкодисперсионные растворы, в состав которых входит высокомарочный цемент с силикатными добавками;
• на основе полимерных смол;
• силикатные.

После выбора подходящего материала и определения его состава изготавливается опытная партия раствора, проводятся пробные испытания. Это делают для того, чтобы правильно определить необходимый для инъектирования объем раствора, выяснить радиус действия состава, посмотреть, какими свойствами будет обладать грунт после его укрепления. Специалисты рассчитывают оптимальное гидротехническое давление для нагнетания раствора при инъектировании, наглядно видят расход состава на единицу объема грунта.

Особенности составов

Цементация грунтов выполняется цементными растворами с минеральными вяжущими или тонкодисперсионными с силикатными добавками. Метод цементации применяют:

• для укрепления сыпучих песчаников с мелкозернистым и пылевым составом;
• при наличии трещин в скальных породах, которые надо закрыть;
• в случаях, когда полимерные затвердители запрещено использовать законодательством в сфере экологии или нормами СанПин.

Силикатные растворы используют в случаях, когда кроме укрепления нужно повысить водостойкость подземных пластов. Силикатные составы вводят в пористые грунты с высоким коэффициентом фильтрации (от 0,5 до 80 м/сутки). Иногда силикаты применяют для заполнения трещин в скальных породах или после цементации, чтобы дополнительно повысить водоотталкивающие свойства пласта.

При смолизации под землю вводят синтетические полимерные составы. Обычно это двухкомпонентные смеси: в полимерные смолы добавляют специальный кислотный отвердитель. После тщательного перемешивания смол с отвердителем полученный раствор вводят под землю. Смолами укрепляют несвязные песчаные грунты. Геополимерное инъектирование может ограничиваться необходимостью соблюдения экологического законодательства.

Для ликвидации вымывания пластов водой и их стабилизации, герметизации подземных сооружений иногда для инъектирования используют вспененные полимерные составы – полиуретановые или силикатные инъекционные смолы.

Геолого-инженерные изыскания и проектирование

Инъектирование выполняется на основе предварительно составленного проекта. Перед разработкой проекта проводят разведочное бурение, берут образцы грунта, проводят лабораторные исследования:

• изучают геологическое строение участка;
• определяют состав подземных вод;
• анализируют физико-механические параметры грунтовых образцов: плотность материала, пористость, коэффициент фильтрации жидкости, проницаемость, способность выдерживать гидротехническое давление.

На основе результатов геологических и гидрологических исследований специалисты решают, какой цементирующий материал лучше использовать для инъектирования грунта, определяют состав и количество рабочего раствора.

Расположение скважин

Точки бурения скважин на местности указывают в проекте. Скважины располагают таким образом, чтобы после инъектирования цементирующего состава в землю получить сплошное затвердение основания. Диаметр скважины зависит от вида инъекционного оборудования и проектной глубины, на которую вводится раствор.

Способы погружения инъекторов

Методы ввода инъекторов в скважину для нагнетания раствора зависит от характера грунта, глубины введения, наличия рядом окружающей застройки. Инъекторы могут забиваться, вдавливаться в землю или просто вводится в пробуренные скважины. Для каждого вида работ используют определенное оборудование. Для ввода инъектора в мягкие несвязные почвы используют перфорированные трубы.

Оборудование для инъектирования

На выбор оборудования влияют особенности участка, способ вмешательства (инъектирование или струйная цементация), состав и объем вводимого вещества, давление нагнетания. Для каждого вида работ подбирают определенный тип оборудования:

• Кондукторы используются для инъектирование в скальные породы, в которых есть трещины.
• Пакеры герметизируют скважины при нагнетании раствора и позволяют локализовать участок.
• Манжетные колонны представляют собой трубу из стали или жесткого пластика с отверстиями по всей длине, закрытыми резиновыми манжетами. Манжетные колонны применяются для обработки несвязных грунтов. С их помощью в одну скважину можно многократно вводить любые вещества вне зависимости от состава и объема. Инъекция тонкодисперсионными цементными составами выполняется только манжетными колоннами.
• Буровой став также используется для работы с несвязными грунтами.
• Забивные инъекторы и инъекторы-тампоны применяют для цементации, силикатизации или полимеризации гравийных грунтовых пластов, пород, содержащие крупные скальные обломки.

Подобрать подходящее по техническим характеристикам оборудование (насосы для подачи раствора, инъекторы и материал) для укрепления грунтов инъектированием поможет сотрудник нашей компании.

Особенности выполнения работ

Инъектирование выполняется в определенной последовательности:

• На участке бурят скважины на проектную глубину. Точки ввода определены проектом.
• В скважину вводят манжетную колонну.
• По колонне подают раствор, который выходит в отверстия в манжете и заполняет зазор между стенками скважинного отверстия и колонной.
• После застывания и набора раствором прочности приступают к инъектированию.

Если раствор нагнетается в скважину пакером или кондуктором, то инъектирование выполняется по всей глубине ниже места посадки кондуктора. 

Инъекционные растворы для грунтов нагнетают насосами с регулируемым приводом. Если регулируемого привода нет, то на насос устанавливают регулятор, позволяющий плавно менять давление и скорость подачи раствора. Технически обоснованный выбор оборудованиядля инъектирование грунта, правильно приготовленный состав, введение его с соблюдением технологий позволит качественно укрепить грунт.

Оборудование, предлагаемое нашей компанией, обеспечит грунту проектную прочность.