Нагнетание реагентов в грунты во всех случаях силикатизации и смолизации, а также при цементации крупнообломочных грунтов и гравелистых песков производится под пригрузкой. В качестве пригрузки используются залегающие над областью инъекции грунты, само сооружение или специально уложенные бетонные плиты, которые по весу и прочностным свойствам не должны в процессе нагнетания в грунты реагентов подвергаться разрушению с выходами реагентов на поверхность или в сооружение.
Величины предельно допустимых давлений и расходов при нагнетании реагентов во всех случаях силикатизации и смолизации, а также при цементации крупнообломочных грунтов и гравелистых песков устанавливаются проектом. Давление нагнетания не должно превышать величины давления на грунты в области инъекции от действующих нагрузок.
Давление нагнетания жидких реагентов следует контролировать измерением их на глубинах нагнетания, то есть с учетом веса столба жидкости.
Цементация
Для качественного закрепления трещиноватых скальных, в том числе закарстованных, грунтов должны быть обеспечены локализация нагнетаемых через скважины растворов в пределах закрепляемого массива и заполнение, наряду с крупными, всех мелких трещин (каналов, полостей). Для этого необходимо соблюдать определенную последовательность работ. Сначала создается защитный барьер против выхода растворов за контур закрепляемого массива путем предварительной цементации через барьерные скважины, расположенные по контуру массива. После этого выполняется инъекция растворов внутри контура через систему равномерно распределенных и достаточно часто расположенных по проекту скважин.
Нагнетание растворов через каждую скважину надлежит производить до отказа. За отказ при цементации скальных грунтов следует принимать:
♦ поглощение скважиной (зоной) расчетного количества раствора при давлении нагнетания, не превышающем проектное;
♦ снижение расхода раствора до 5-10 л/мин на скважину (зону) с одновременным повышением давления нагнетания выше проектного, если величина расхода при отказе особо не оговорена в проекте.
Виды, марки и качество цементов, виды других применяемых для приготовления инъекционных растворов материалов и химических добавок, а также составы инъекционных растворов устанавливаются проектом в зависимости от грунтовых условий и особенностей возводимого сооружения.
ППР по цементации грунтов, кроме общестроительных требований, должен содержать данные о длине одновременно инъецируемых зон в скважинах и конструкции их верхней части, о последовательности обработки скважин, о номенклатуре и характеристиках применяемых материалов, а также сведения о потребностях в них.
Цементационные работы надлежит производить способом последовательного сближения скважин, начиная с максимальных расстояний, при которых гидравлическая связь между ними при нагнетании практически отсутствует.
Последовательный порядок буровых и инъекционных работ при цементации крупнообломочных грунтов и гравелистых песков регламентируется требованиями, установленными для других инъекционных способов.
Бурение и нагнетание растворов в трещиноватых скальных и закарстованных грунтах, как правило, производятся в одну зону сразу на всю глубину цементации. Величина зоны устанавливается проектом.
Разделение скважины на зоны и поочередное нагнетание раствора в каждую из них следует производить при наличии разного вида и разных размеров заполняемых растворами полостей (трещин, карстовых пустот и каналов) и применении различных заполнителей на разных глубинах цементируемой толщи грунтов. Также разделяют скважину на зоны при наличии в скальных грунтах нескольких прослоев с трещинами или карстовыми пустотами и при больших мощностях (более 10 м) цементируемого массива.
Бурение в очередных зонах по глубине скважины согласно проекту и нагнетание в них растворов при отсутствии напорных подземных вод допускается производить без перерывов на время твердения цементного раствора. При наличии напорных грунтовых вод такие перерывы необходимы.
В скальных грунтах зоны скважин после завершения бурения следует промывать водой или продувать сжатым воздухом.
Качество цементации скальных грунтов (трещиноватых, закарстованных) контролируется способами бурения, гидравлического опробования и цементации контрольных скважин. При этом критерий оценки качества цементации в зависимости от ее назначения, вида грунта и характера трещиноватости (закарстованности), а также объем контрольных работ устанавливаются проектом.
В слаборастворимых скальных закарстованных грунтах (известняках, доломитах) контроль качества цементации, как правило, производится путем контрольного бурения и оценки размеров карстовых пустот по провалам бурового инструмента. В легкорастворимых грунтах (гипсе, со ли) контроль качества цементации следует производить определением удельного водопоглощения. Допустимые размеры остаточных пу стот и величины удельного водопоглощения устанавливаются проектом.
Буросмесительный способ закрепления илов
Работы по закреплению илов буросмесительным способом (илоцементными сваями) следует производить специальными буросмесительными машинами или станками вращательного бурения. Крутящий момент механизма должен быть не менее 2,5 кН м (250 кгс м) при диаметре илоцементных свай до 0,7 м и не менее 5 кН м (500 кгс • м) – при диаметре до 1 м.
Для нагнетания цементного раствора следует применять растворонасосы, развивающие давление не менее 0,7 МПа (7 кгс/см) и обеспечивающие непрерывную дозированную подачу раствора.
Суммарное время приготовления, транспортирования и подачи цементного раствора в грунт не должно превышать времени до начала схватывания раствора.
При производстве работ по закреплению илов буросмесительным способом необходимо контролировать и строго соблюдать установленный по результатам опытных работ и заданный проектом технологический режим: частоту вращения и линейную скорость перемещения рабочего органа, последовательность нагнетания цементного раствора, число проходов рабочего органа и расход цементного раствора.
Термическое закрепление
Бурение скважин для обжига грунтов надлежит производить в режиме, исключающем уплотнение грунтов в стенках скважин от бурового инструмента.
Для проверки соответствия грунтовых условий данным инженерно-геологических изысканий и проекта в процессе бурения технологических скважин следует по указанию проекта производить отбор образцов закрепляемых грунтов и соответствующие лабораторные определения их характеристик.
Перед началом работ по обжигу грунтов в скважинах должно проводиться испытание их газопропускной способности. При выявлении слоев с низкой газопроницаемостью следует принимать меры по выравниванию газопропускной способности скважины путем отсечения и продувки таких слоев или увеличения поверхности фильтрации части скважины.
Расход сжатого воздуха и топлива в процессе обжига должен регулироваться в пределах, обеспечивающих максимальную температуру газов, не вызывающую оплавление грунтов в стенках скважины. Давление и температура газов должны регистрироваться в журнале работ.
В случае обнаружения выходов газов или воздуха на поверхность через трещины в грунте работу по обжигу следует приостановить, а трещины заделать природным грунтом, имеющим влажность не более естественной.
Образование массива можно считать законченным, если установленные в расчетном контуре термопары зафиксировали достижение заданной расчетной температуры, но не менее 350 °C.
Качество термического закрепления грунтов надлежит контролировать по результатам лабораторных испытаний на прочность, деформируемость и водостойкость образцов закрепленных грунтов, отбираемых из контрольных скважин. При этом учитываются также зафиксированные в рабочих журналах результаты замеров расхода топлива (электроэнергии) и сжатого воздуха, данные о температуре и давлении газов в скважинах в процессе термообработки грунтов. При необходимости, предусмотренной проектом, прочностные и деформационные характеристики закрепленных грунтов, кроме того, определяются полевыми методами.
При производстве работ по закреплению грунтов состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля должны соответствовать указанным в табл. 2.37.
Искусственное замораживание грунтов
Все работы по замораживанию грунтов надлежит производить по специально разработанному проекту.
Дополнительные скважины следует бурить после анализа планов расположения скважин и ледогрунтовых цилиндров с проектным радиусом.
Число дополнительных скважин должно быть не более:
♦ при глубине замораживания до 100 м:
• вертикальных – 10 %;
• наклонных – 20 %;
♦ при глубине замораживания свыше 100 м:
• вертикальных – 20 %;
• наклонных – 25 %.
Замораживающие колонки следует погружать сразу после окончания бурения скважины.
Таблица 2.37. Состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы контроля при производстве работ по закреплению грунтов
