Струйная цементация грунтов: Цементация грунтов — Jet-Grouting | Буровая компания «Дельта»

Содержание

Струйная цементация грунтов (Jet grouting) - ООО “Нью Джет”

Усилить существующий фундамент, или устроить новый, укрепить подвергающиеся оползням откосы, заполнить карстовые пустоты и многое другое позволяет струйная цементация грунтов — jet grouting. Технология подразумевает одновременный процесс разрушения грунта и насыщение образовавшихся полостей раствором цемента, формирующим сваи, диаметром до 2 тыс. мм. Наши специалисты обладают необходимой техникой и навыками для этой работы.

Струйная цементация грунтов. Описание технологии

Для инъекции раствора специалисты пробивают лидерную скважину. Прокол, диаметром в 112 мм на необходимую глубину, проделывает буровая установка для струйной цементации. На обратном ходу, при подъеме буровой колонны, не прерывая вращения, под давлением до 500 атмосфер, подается раствор, в смеси с грунтом, образующий грунтоцементную смесь, которая дополнительно, упрочняется армирующим элементом.

Затвердевшая смесь, формирует грунтобетон, свая из которого обладает прочностью на сжатие до 10 МПа. Вяжущим компонентом раствора является цемент стандартных марок. Для повышения характеристик грунтоцемента используется добавка КДСЦ комплексная для струйной цементации. Отечественная разработка работает сразу в нескольких направлениях: позволяет повысить однородность и прочность грунтобетона и до 20 процентов увеличивает диаметр свай. 

Струйная цементация грунтов – преимущества

  • струйная цементация грунтов позволяет выполнить работы быстро и эффективно. Диаметр бурения – малый. Обсадная труба – не требуется;
  • струйная цементация – технология, которая идеально подходит для применения в условиях плотной городской застройки. Процесс не сопровождается вибрацией или динамическими воздействиями на соседние здания;
  • небольшие габариты оборудования позволяют проводить работы в стесненных условиях – при высоте от 1,8 м и ширине от 1,5 м.; — диаметр формируемых свай – от 0,4м до 2,5м;
  • технология позволяет не только производить укрепление фундаментов методом струйной цементации грунтов, но и может быть применена для устройства противофильтрационных завес.

Струйная цементация грунтов предназначена для:

  1. устройства и укрепления фундаментов зданий и строений;
  2. противодействия оползневым процессам;
  3. формирования разъединительных стенок, исключающих деформации;
  4. заполнения карстовых пустот и промышленных выработок;
  5. для заглубления подвалов;
  6. коррекции плотности грунтов под проектирование фундаментов;
  7. для устройства буровых свай под новое строительство;
  8. для укрепления стенок котлованов и устройства подпорных стенок;
  9. технология активно используется в метростроении для закрепления грунтов при проходке тоннелей.

Остались вопросы, или готовы сделать заказ? Контактные данные – в соответствующем разделе нашего сайта.

Струйная цементация грунтов: описания и основной принцип

Технология струйной цементации грунта была реализована тремя государствами одновременно: Японией, Великобританией и Италией. Идея оказалась настолько эффективной, что в течение последних 10 лет, струйную цементацию стали применять строители всех стран Мира.

СодержаниеСвернуть

Струйная цементация грунта: суть технологии

Суть цементации грунта данного вида заключается в разрушении грунта струей цементного раствора с одновременным перемешиванием. После схватывания и твердения раствора в толще укрепляемого грунта образуется так называемый «грунтобетон».

Грунтобетон характеризуется высокой прочностью на сжатие – от 50 до 100 кгс/см2 для песчаного грунта и от 20 до 40 кгс/см2 для глинистой почвы. В ряде случаев можно получить более высокую прочность на сжатие. В этом случае в раствор добавляется больше связующего, а подача раствора осуществляет до тех пор, пока он не заместит весь участок укрепляемого грунта.

Преимущества струйной цементации перед другими технологиями иньектирования грунтов:

  • Техническая возможность укрепления грунтов всех типов: илистых, песчаных, мелкодисперсных глинистых, глинистых, грунтов с гравийными отложениями и пр.;
  • Стопроцентная предсказуемость планируемых прочностных характеристик – возможность точного расчета геометрических и прочностных характеристик планируемого сооружения еще на этапе разработки проектной документации;
  • Высокая скорость процесса;
  • Возможность работ в условиях ограниченного пространства – подвалах, в густо застроенных районах, на склонах и т.п.;
  • Усиливая фундамент, при диаметре начальной скважины 112 миллиметров, есть возможность получать бетонные сваи значительного диаметра – до 500-1500 миллиметров;
  • В отличие от свайного укрепления грунта, при струйной цементации отсутствует вредное влияние на фундаменты близстоящих зданий.

Когда необходима струйная цементация грунта?

  • Гарантированное укрепление слабого грунта при возведении тоннелей, коллекторов и других подземных сооружений;
  • Ограждение котлована на грунтах с высоким стоянием верховодки;
  • Строительство противофильтрационных заграждений;
  • Усиление фундамента при ремонте и увеличении высоты задания;
  • Придание устойчивости откосам и склонам;
  • Иньектирование карстовых пустот и трещин в скальном грунте.

Существуют следующие виды технологии струйного цементирования:

  • Однокомпонентная. Разрушение укрепляемого грунта под заполнение раствором происходит за счет энергии струи. При этом цементный раствор подается в грунт под давлением от 450 до 500 кгс/см2. Однокомпонентная технология характеризуется относительной простотой и необходимостью в минимальном наборе специального оборудования. Основной недостаток – возможность получать наименьшие диаметры свай по сравнению с технологиями других видов. К примеру, в илистом грунте по однокомпонентной технологии можно обустроить сваю диаметром до 600 миллиметров, а в песчаном грунте конструкцию диаметром не более 750-800 миллиметров;
  • Двухкомпонентная. Суть этого струйной цементации этого вида заключается в дополнительной подаче сжатого воздуха. Сжатый воздух подается для усиления энергии струи раствора и соответственного увеличения ее длины. При этом раствор и сжатый воздух попадают в лидерную скважину через двуполостной шланг – по центральной полости идет раствор, по внешней полости – воздух высокого давления. Диаметр свай в глинистом грунте получаемый по данной технологии – до 1200 миллиметров, в песчаном грунте – до 1500 миллиметров;
  • Трехкомпонентная. Принципиальное отличие этого вида цементации от двух предыдущих в ином формате образования полости пол заполнение раствором – сначала высоконапорной водовоздушной струей производится разрушение грунта, после чего в образовавшуюся полость подают цементный раствор. Основные преимущества – возможность получить колонну, состоящую из чистого раствора без примесей грунта и диаметр сваи до 2500 миллиметров. Основной недостаток – сложность технологии и необходимость в дополнительном дорогостоящем оборудовании.

Наборы оборудования для струйной цементации грунта

  • Однокомпонентная технология: специальный насос высокого давления, миксерная станция для приготовления цементного раствора производительностью 8-15 м3/ч, буровая машина с возможностью автоматического подъема бура с определенной скоростью, силос для цемента;
  • Двухкомпонентная технология. То же самое, что при однокомпонентной технологии, плюс компрессор и специальные двуполостные шланги;
  • Трехкомпонентная технология. То же самое, что при однокомпонентной технологии, плюс компрессор, второй насос высокого давления и специальные штанги для раздельной подачи воздуха, воды и цементного раствора.

Струйная цементация грунтов

Струйная цементация грунтов — метод закрепления грунтов, основанный на одновременном разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора. В результате струйной цементации грунта в нем образуются цилиндрические колонны диаметром 600—2000 мм.

Порядок производства работ

- Бурение лидерной скважины диаметром 112—132 мм до проектной отметки (прямой ход)
- Подъем буровой колонны с вращением и одновременной подачей струи цементного раствора под давлением до 500 атм. (обратный ход)
- Погружение в тело незатвердевшей грунтобетонной колонны армирующего элемента (арматурного каркаса).
- Готовая свая.

Во время прямого хода производят бурение лидерной скважины до проектной отметки. Буровой раствор поступает через открытый прямой клапан в буровой наконечник для удаления шлама в процессе бурения. В качестве бурового раствора используется вода, бентонитовый или цементный раствор. В процессе обратного хода в сопла монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, подают под высоким давлением цементный раствор и начинают подъем колонны с одновременным ее вращением.

С помощью технологии струйной цементации грунтов возможно решение следующих задач

- Подпорные стены и ограждение котлованов.
- Усиление всех типов фундаментов.
- Противофильтрационные завесы и экраны.
- Армирование грунтов и геомассив.
- Закрепление грунтов при проходке тоннелей и строительстве автодорог.
- Укрепление откосов и склонов.
- Закрепление грунтов в основании проектируемых фундаментов с целью повыше-ния прочностных и деформационных характеристик.
- Разъединительные стенки влияния деформаций.
- Устройство буровых свай.
- Контролируемое заполнение подземных выработок и карстовых пустот.
- Заглубление подвалов и надстройка зданий

Данная технология также позволяет выровнять прочностные и деформационные свойства грунта, внедрением в него армирующих элементов. При этом грунт и внедренные в него грунтобетонные сваи рассматриваются как единый геотехнический массив. По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов - от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов.

• Расчет стоимости струйной цементации грунтов выполняется индивидуально для каждого заказа. Более подробную информацию по этой услуге вы можете получить, оставив заявку на сайте или связавшись с нами по контактным телефонам.

Струйная цементация грунтов. Сущность метода.

Технология струйной цементации относится к прогрессивным строительным технологиям и представляет собой метод разрушения грунта струей жидкости. В качестве жидкости можно применять воду, цементный или цементно-бетонитовый раствор.

Разновидностей данной технологии три: однокомпонентная, двухкомпонентная и трехкомпонентная. В первом случае грунт разрушают струей цементного раствора под давлением 400-600 атм. в процессе прямого и обратного хода буровой колонны. При прямом ходе производят бурение исходной скважины до проектной отметки, а при обратном в буровую колонну закачивают используемую жидкость под высоким давлением и начинают подъем колонны. В результате разрушения грунт перемешивается с цементным раствором и после твердения образует грунтоцемент, который имеет высокие прочностные, деформационные и противофильтрационные свойства. Данный способ прост, требует минимального комплекта оборудования (миксер и цементировочный насос). Недостатком является то, что диаметр получаемых колонн довольно невелик. К примеру, в глинах - до 0,6 м, в суглинках - 0,7-0,8 м, в песках около 1,0 м.

Если необходимо увеличить диаметр колонн (в плотных глина), грунт предварительно размывают водяной струей под давлением 200-300 атм. Затем буровую колонну вторично опускают до проектной отметки и начинают струйную цементацию.

В случае двухкомпонентной технологии используют сжатый воздух для увеличения давления струи. Цементный раствор и сжатый воздух подается раздельно по двойным концентрическим полым шлангам для того чтобы создать воздушную рубашку, защищающую цементную струю от сопротивления окружающей среды. Это позволяет увеличить разрушающее действие струи. Давление воздуха при этом не менее 5 атм., давление нагнетания струи 400-600 атм. В данном случае диаметр колонн колеблется в пределах 1,2-2,0 м.

Третий вариант отличается тем, что воздух применяется только разрушения грунта с образованием в нем впадин, которые позже заполняются цементным раствором. В результате колонны получаются из цемента без примесей грунта. Диаметр получаемых колон достигает 2,5 м. Но, данный метод является более технологически сложным и требующим применения дополнительного оборудования - компрессора и цементировочного насоса.

Струйная цементация грунтов Jet Grounting. Технология и оборудование.

Jet Grouting (струйная цементация) - применяется  для улучшения характеристик грунта. Суть данной технологии заключается в использовании энергии струи связующего раствора, подаваемого под высоким давлением, для разрушения структуры грунта.  При этом раствор смешивается с частицами грунта и затвердевает, образуя однородную массу. Таким образом, данная технология может использоваться в большинстве типов грунтов.


Струйная цементация с успехом может использоваться для улучшения прочностных характеристик грунтов при новом строительстве, при реконструкции существующих фундаментов.  Также данная технология применяется для сооружения противофильтрационных завес, при проходке тоннелей, для обустройства котлованов вблизи существующих зданий и сооружений.


Существует несколько основных систем струйной цементации:


JET-1 (однокомпонентная система) использует само связующее вещество для разрушения структуры грунта. Преимуществом данной технологии является - простота в исполнении. Комплект оборудования для этой системы минимален - смесительная и насосная станции, а также буровая установка с комплектом оснащения для производства работ по данной технологии. Для работ по данной технологии используются буровые штанги, имеющие один канал для подачи связующего вещества.


JET-2 (двухкомпонентная система) является развитием однокомпонентной системы и отличается от нее тем, что струя связующего вещества окружена ореолом сжатого воздуха - это позволяет несколько увеличить диаметр получаемых грунтобетонных колонн. Для производства работ по данной технологии необходимо иметь смесительную и насосную станции, воздушный компрессор, а также буровую установку с комплектом оснащения для производства работ по  технологии JET-2. В данной системе используются специальные коаксиальные буровые штанги для раздельной подачи связующего вещества и воздуха.


Трехкомпонентная система или JET-3  дает возможность  получать колонны большего диаметра, нежели в одно- или двухкомпонентных системах. В данной системе разрушение структуры грунта производится струей воды высокого давления, которая окружена воздушным ореолом. При этом грунт выносится водой на поверхность по пространству между буровой колонной и стенками скважины, а наличие воздуха делает вынос почвы более легким. Подача связующего вещества производится форсунками, расположенными  ниже сопел подачи воды и воздуха. Работы по данной технологии требуют наличия отдельных насосов для связующего вещества, воды и воздуха. Также необходимо использовать специальные буровые штанги с тремя каналами для независимой подачи воды, воздуха и связующего вещества.


Выбор конкретной технологии должен производиться с учетом многочисленных факторов, таких как параметры грунта, необходимые размеры и прочность получаемого грунтоцементного массива и других.

 

Струйная цементация грунта по технологии JET от СК «ИнжГеоКом»

Технология цементации грунтов струйным методом (струйная цементация) появилась сравнительно недавно. Первопроходцами стали Япония, Италия и Великобритания. Идея оказалась настолько удачной, что на протяжении последних десяти лет она прочно обосновалась в арсенале специализированных компаний по всему миру.

Что такое струйная цементация грунтов

Технология основана на разрушающей силе высоконапорной струи цементного раствора, которая снимает ближние слои стенки сквашины и перемешивается с породой. После отвердевания цементной эмульсии, получается стойкий к деформации, обладающий высокими прочностными характеристиками материал – грунтобетон.

Преимущества цементации грунтов по технологии JET (Jet-grouting)

Цементация грунтов по этой технологии позволяет работать с грунтом любой плотности и состава. Это могут быть мелкодисперсные глинистые грунты, гравий и даже ил. Этот момент выгодно отличает ее от традиционной инъекционной методики закрепления грунта.

Другим плюсом технологии является получение оснований со свойствами, очень близкими к расчетным. В свою очередь, это позволяет с высокой точностью прогнозировать общие прочностные характеристики конструкции и формировать смету с малыми отклонениями.

Отсутствие негативных ударных воздействий дает более широкие технологические возможности, так как позволяет работать на незначительном удалении от жилых строений, а относительная компактность техники обеспечивает работу даже в стесненных условиях.

Области применения цементации грунтов по технологии JET

Универсальность технологии позволяет применять ее при решении широкого спектра задач:

  • укрепление грунтов;
  • ограждение котлованов в водонасыщенных грунтах;
  • противофильтрационные завесы;
  • усиление фундаментов готовых зданий;
  • укрепление грунтов в основании плитных фундаментов;
  • укрепление откосов или склонов;
  • устройство одиночных свайных фундаментов;
  • противооползневые мероприятия;
  • устройство анкерных креплений;
  • устройство структур типа «стена в грунте».

Техника выполнения Jet свай

Устройство Jet-сваи происходит за один парный цикл.

При прямом ходе буровой колонны выполняется бурение до проектной отметки лидерной скважины диаметром 112 мм.

При обратном ходе через форсунки монитора, расположенного на конце буровой колонны, под давлением подают цементный раствор. Подъем колонны осуществляется с одновременным вращением.

Технология имеет три вариации:

  • Однокомпонентная (Jet1). Давление нагнетаемого раствора до 400-500 атм., и разрушение грунта производится, собственно, цементной струей. Диаметр получаемых свай для глинистого грунта ограничен 600 мм, а для песчаного – 800 мм.
  • Двухкомпонентная (Jet2). Позволяет получать в глине скважины диаметром 1200 мм, а в песках до 1500 мм. Для увеличения разбивающей силы с раствором в монитор подается сжатый воздух. Подача выполнена через двойные штанги (штанга для эмульсии находится внутри воздушного канала).
  • Трехкомпонентная технология (Jet3). В отличие от предыдущей методики, здесь водовоздушная струя используется не для увеличения силы цементной, а непосредственно для размытия грунта и создания полости для заполнения раствором. Этот метод сложнее и требует более дорогостоящего оборудования, но сваи, получаемые с его применением, могут быть до 2500 мм.

Оборудование для струйной цементации грунтов

Описание

В настоящее время наиболее прогрессивными технологиями возведения свай при строительстве и при усилении фундаментов зданий и сооружений являются технологии на основе струйной цементации грунтов для возведения грунтобетонных свай, обладающих высокой несущей способностью. Это особенно важно при возведении подземных объектов, при строительстве метрополитенов, автодорожных и коммуникационных тоннелей, когда необходимо обеспечить сохранность зданий и сооружений, расположенных на поверхности. За рубежом данная технология широко известна и именуется Jet Grouting, что в переводе с английского означает «струйная цементация». Технология сооружения грунтобетонных свай заключается в использовании кинетической энергии струи цементного раствора, направляемой на разрушение и перемешивание грунта в массиве без создания в нем избыточного давления. 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 до мелкодисперсных глин и илов.

Другим важным преимуществом технологии является чрезвычайно высокая предсказуемость результатов укрепления грунтов. Это дает возможность на этапе проектирования достаточно точно рассчитать геометрические и прочностные характеристики создаваемой подземной конструкции.

Также, к преимуществам технологии относятся: высокая скорость сооружения свай; возможность работы в стесненных условиях – в подвальных помещениях, вблизи существующих зданий, на откосах и т.д.; отсутствие ударных нагрузок на грунт и на фундаменты близко расположенных зданий и сооружений.

Технология состоит из нескольких этапов.

На первом этапе специально оборудованной под данную технологию буровой установкой бурится пилотная скважина диаметром, как правило, 73-90 мм. Бурение производится до расчетной глубины, определяемой проектом, с предварительной промывкой водным раствором под давлением, не превышающим 50 атм. Орошение подается непосредственно на режущий инструмент (например, буровую шарошку или резцовую коронку).

На следующем этапе насосом высокого давления подается водоцементный раствор под более высоким давлением — 450-500 атм. Этим высоким давлением перекрывается канал орошения и открываются отверстия, в которых установлены сопла диаметром 0.8-3.0 мм.

Медленно вращая (обороты 10-25 мин-1) и медленно поднимая буровую колонну, происходит разрезание и перемешивание грунта высокой кинетической энергии струи, которая извергается из вышеуказанных сопел. Изготовленные по этой технологии сваи могут подвергаться армированию.

Различают три основных метода производства свай по технологии струйной цементации:

1. Одноструйная технология (за рубежом эта технология получила название JET1). В этой технологии используются 2 инъектирующих компонента: вода и цемент. Технология чрезвычайно проста и требует лишь специализированную технологическую линию с применением насоса высокого давления для перекачки цементного раствора. Диаметры свай, произведенные с помощью JET1 колеблются от 0.5 до 0.8 м.

2. Двуструйная технология (JET2). Для этой технологии необходим буровой инструмент, имеющий два независимых канала для подачи по одному из них водоцементного раствора, аналогично как в JET1, а по второму воздушной струи под давлением 0.6-1.2 МПа. Далее происходит сложение двух кинетических энергий: водоцементного раствора и воздушной струи. При этом воздушная струя создает в грунте дополнительную кавитацию, что способствует лучшему перемешиванию раствора и разрушенного грунта. Диаметр свай в этом случае может достигать 0.8-1.5 м.

3. Трехструйная технология (JET3). При JET3 необходимо иметь буровой инструмент с тремя независимыми каналами. В этом случае в грунт подается помимо вышеуказанных струй по JET2 дополнительно третья струя, состоящая из воды, под давлением 200-300 атм. Как и прежде, происходит сложение всех трех кинетических энергий. В этом случае мощность свай может достигать от 1.2-2.5 метра в диаметре.

Для реализации технологии JET1 и JET2 на заводе выпускается дополнительное оборудование, устанавливаемое на буровые станки по заявке заказчика:

— гидропневмосъёмник,

— двухрядные буровые трубы,

— монитор,

— буровые коронки.

Гидропневмосъемник предназначен для подвода к буровой колоне цементного раствора под давлением до 50 МПа и сжатого воздуха давлением до 1 МПа.

При использовании буровой установки для ударно вращательного бурения или бурения скважин под буроинекционные сваи, необходимо снять гидросъемник и установить на его место глухую крышку с уплотняющим кольцом.

На фото 6 (слева) изображен станок СБГ – 3214 для технологии JET1 на объекте в Царицыно г. Москва. Серия таких станков для реставрационных работ в царицынском дворце была изготовлена на заводе и успешно справилась с поставленной задачей (исполнитель работ – ООО «Космос»).

Jet Grouting - Геотехнический фотоальбом


Струйная цементация использовалась для уменьшения просачивания и предотвращения эрозии трубопроводов дамбы в Стоктоне, Калифорния, в 1999 году. Перекрывающиеся колонны струйного раствора использовались, чтобы сформировать перегородку в проблемном слое песка. Отрезанная стена располагалась под гребнем дамбы на глубине 4–9 м и протянулась вдоль дамбы примерно на 230 м.

На этой схеме показан процесс струйной цементации. Стержни для струйной цементации сначала устанавливаются на заданную глубину с помощью некоторой техники бурения.Струи воздуха, воды и / или раствора одновременно используются для постепенного размывания естественной почвы и замены ее грунтовочно-цементной смесью. Залитые струей колонны или панели могут быть перекрыты для создания подповерхностных стен из грунта-цемента.

Смесительная установка для струйной цементации была расположена на открытой местности более чем в паре сотен метров от зоны обработки. Прямоугольные резервуары с правой стороны являются резервуарами-отстойниками для цементного раствора. Высокий синий резервуар и другие резервуары меньшего размера поставляют ингредиенты для раствора, а желтое оборудование слева предназначено для смешивания и перекачивания.

Эта установка смешивает раствор порциями. Опорные стойки устройства имеют тензометрический датчик для измерения веса материалов, проходящих через устройство в каждой партии.

Буровая установка для струйной цементации видна дальше по гребню дамбы.Белая труба вдоль правой стороны дамбы подает раствор на буровую установку, а серая труба рядом с ней - обратно в отстойники.

Эта установка для струйной цементации на гусеничном ходу может поместиться в ограниченной зоне гребня дамбы. Резервуар для перелива расположен вокруг бурильной колонны на поверхности земли и улавливает грязь, которая перемещается в процессе цементирования. Уловленный грунт перекачивается обратно на бетонный завод по серой трубе слева от буровой установки.

Вид сбоку на установку для струйной цементации.

Это «двухтрубный» дозатор для струйного раствора с прикрепленным сверлом. Он показан в вертикальном положении, стоящим на сверле. Две концентрические «трубы» наверху прикреплены к стержням и позволяют транспортировать раствор под высоким давлением через внутреннее кольцевое пространство и воздух под высоким давлением через внешнее кольцевое пространство одновременно.Раствор и воздух выходят через боковые форсунки (по одному с каждой стороны монитора), при этом воздух «покрывает» раствор. Две боковые форсунки обычно выводят раствор и воздух одновременно. При желании можно заблокировать одну боковую струю, чтобы обеспечить возможность заливки цементным раствором только в одном направлении. «Трехтрубные» системы позволяют одновременно использовать воду, раствор и воздух. Они будут характеризоваться тремя концентрическими «трубками» в верхней части монитора, а не двумя показанными здесь трубками.

Уплотнение и струйная заливка - А.H. Beck Foundation Co., Inc.

Затирка - это метод улучшения грунта, в котором используется относительно жесткий (малоподвижный) раствор, вводимый под высоким давлением в относительно рыхлый гранулированный пласт для уплотнения. Этот метод обычно используется для увеличения несущего давления и уменьшения осадки предлагаемых конструкций, может использоваться для повторного выравнивания осевших конструкций и для уплотнения под конструкциями, предлагаемыми для повышенной нагрузки.

Процесс уплотнения раствора включает установку пробуренных или забитых нагнетательных труб диаметром от 2 до 4 дюймов на дно зоны для улучшения.Затем труба постепенно продвигается через целевой слой, впрыскивая шарики раствора в землю. Когда высоковязкая луковица вводится в землю, действующая радиальная сила уплотняет почву на месте. Относительно низкая скорость закачки используется, чтобы позволить воде рассеяться и предотвратить разрушение почвы. Обычно завершается начальная сетка закачки, за которой следует вторичная сетка с точками закачки между начальными точками сетки. Перекачивание раствора для каждого отдельного баллона для раствора прекращается при достижении давления отказа или при появлении вспучивания на поверхности.Обычно для максимального уплотнения требуется напряжение покрывающей породы более 1500 фунтов на квадратный фут. Это напряжение может возникать из-за перекрывающих грунтов, дополнительных нагрузок и / или нагрузок на фундамент.

Струйная цементация - это аналогичная технология заливки снизу вверх, но с использованием раствора под очень высоким давлением (от 4000 до 6000 фунтов на квадратный дюйм), впрыскиваемого через небольшие сопла с очень высокой скоростью; который имеет тенденцию к разрушению и разрушению естественной матрицы почвы. В результате получается относительно однородный структурный элемент, называемый грунтбетоном, с улучшенными инженерными свойствами.Из-за высокого давления, относительно большие элементы колонны могут быть построены через небольшие скважины, что дает этому методу очень хорошее преимущество с ограниченным доступом. Элементы колонны часто строятся внахлест для образования больших обрабатываемых масс. Струйная цементация может применяться к широкому спектру грунтов, от преимущественно гранулированных до пластичных глин. Струйная цементация обычно используется для основания, поддержки выемки грунта, стабилизации мягких или разжижаемых грунтов и контроля загрязненных или незагрязненных грунтовых вод.

Влияние давления раствора и потока раствора на физико-механические свойства почвы при струйной цементации

Струйная заливка - очень привлекательный метод, который во многих случаях был эффективным. Одним из важнейших преимуществ струйной цементации является то, что таким методом можно использовать разные типы грунтов. Также с помощью этого метода можно рассчитать сопротивление и проницаемость. Этот метод является подходящей заменой обычным методам закачки, закачки химикатов, рытья траншей (пластиковый бетон и грейфер), системы свай, фундамента и / или использования сжатого воздуха в методе замораживания при строительстве туннелей.В этом методе цементная смесь проникает в поровое пространство, стыки, трещины и пустоты структур скала / грунт и улучшает физико-механические характеристики этих структур. Таким образом, проницаемость и деформируемость слоев станет низкой, а прочность этих слоев повысится [1]. В последние годы метод струйной цементации часто используется как средство улучшения грунта, особенно при прокладке защитных туннелей, а также во всех видах обработки фундамента [2].

Струйная цементация начинается с бурения скважины, обычно диаметром 100–150 мм, до необходимого нижнего конца обрабатываемой секции.После завершения бурения в это отверстие вставляются струйные трубы (или мониторы). Следующий шаг состоит в применении струи, выходящей из сопла под очень высоким давлением, для размывания почвы, прилегающей к стенке скважины. Этот процесс позволяет навозной жиже проникать в почву, прилегающую к скважине, и смешиваться с ней (Рис. 1). Системы струйной цементации подразделяются на три типа в зависимости от механизма подачи (рис. 2) [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16].

В системе с одной жидкостью закачиваемая жидкость представляет собой цементный раствор.Эта система используется в основном для горизонтальной струйной заливки, например, в опорных системах туннелей. В системе с двумя жидкостями впрыскивается раствор и сжатый воздух. Совместное действие раствора под высоким давлением и воздуха приводит к тому, что больший процент почвы удаляется и заменяется раствором, а оставшаяся смесь грунта и раствора называется грунтбетоном. В системе с тройной жидкостью струи распыляют раствор, воздух и воду. Эта тройная комбинация позволяет удалить еще более высокий процент почвы, а систему можно использовать для почти полной замены почвы раствором.Система с тремя жидкостями обеспечивает лучший контроль над скоростью впрыска и приводит к лучшему качеству грунтбетона. Хотя одинарные и двойные жидкостные системы могут использоваться в рыхлых песчаных почвах, тройные жидкостные системы могут использоваться в большинстве типов почв [1], [6], [8], [9], [11], [13] , [14], [16], [17].

Как правило, наиболее важными параметрами, которые влияют на проектирование струйной цементации, являются тип грунта, приток смеси между грунтом и раствором, выходящая энергия струи из сопла, скорость потока раствора, скорость вращения и скорость подъема [13].Параметры, которые должны быть заданы в системе с одной жидкостью, включают давление раствора, количество и размеры форсунок, скорость W / C , скорость вращения и скорость подъема. В двухжидкостных системах в дополнение к параметрам, которые были упомянуты для одножидкостных систем, также должны быть заданы давление воздуха и скорость воздушного потока. Но в трехжидкостных системах, помимо семи упомянутых параметров, следует также назначить количество и размер водяных и воздушных сопел [8].

При обсуждении влияния свойств грунтового материала на процесс струйной цементации многие исследователи описывали поведение грунта, используя различные параметры. Ксантакос [8] и Гринвуд [13] показали, что в мягком грунте и в грунте с высокой степенью сцепления эффективный диаметр грунтбетона будет уменьшаться с увеличением значений стандартного теста на проникновение « N ». Гринвуд [13] предложил сопло диаметром 4 мм для предотвращения засорения. Яхиро [8], [13] показал, что эффективность резки почвы можно повысить с помощью конуса сжатого воздуха вокруг водяной струи.Увеличение давления или уменьшение скорости подъема вызывало увеличение диаметра грунтбетона [8]. В зернистых и глинистых грунтах диаметр грунтбетона будет уменьшаться с увеличением скорости подъема.

Основы методов улучшения грунта

Уплотняющий раствор (колонны уплотняющего раствора)



Затирка уплотнительным раствором, также известная как затирка с низкой подвижностью, представляет собой метод улучшения грунта, который укрепляет неподходящие грунты на месте и используется для восстановления опускающихся конструкций или для укрепления существующих фундаментов.Заливку уплотняющим раствором можно выполнить, имея только 6 футов надземного пространства. Процесс уплотнения цементного раствора включает продвижение временной стальной обсадной трубы малого диаметра на заданную проектную глубину и затем закачку жесткого (с низкой подвижностью, низкой оседанием) цементного раствора управляемыми подъемниками при высоком давлении по мере постепенного извлечения обсадной колонны. Этот процесс смещает и уплотняет окружающую почву и создает столбики цементного раствора высокой жесткости. Жесткие колонны в сочетании с улучшенным окружающим грунтом действуют вместе, поддерживая конструкцию.Затирочный материал смешивается на месте с помощью мобильного миксера и вводится контролируемым образом в соответствии с заданными критериями объема, давления или движения. В некоторых случаях колонны уплотняющего раствора могут использоваться для подъема существующих конструкций, которые подверглись осадке.

Струйная заливка (колонны струйной затирки)



Струйная цементация - это метод улучшения грунта, который улучшает неподходящие грунты на месте и используется для подкрепления существующих фундаментов, строительства земляных опорных стен и возведения стен, отсекающих грунтовые воды.Процесс струйной цементации включает продвижение стальных буровых штанг с использованием струи воды / раствора для забора воды под высоким давлением, остановку донного разряда после достижения заданной проектной глубины, а затем включение струи цементного раствора с боковой разгрузкой под высоким давлением, которая разрушает и перемешивает грунт по мере того, как колонна бурильных труб медленно вращается и постепенно извлекается. В результате этого процесса создаются колонны для струйного раствора «грунт-бетон» с повышенной прочностью и пониженной проницаемостью.

Винтовые сваи



Винтовые сваи - это элементы глубокого фундамента, которые используются для поддержки новых или существующих фундаментов.Они не производят вибрации и могут быть установлены с надземным пространством всего 6 футов и в других ситуациях с ограниченным доступом. Стержни свай изготовлены из оцинкованной стали и устанавливаются короткими секциями, каждая длиной от 5 до 7 футов. Каждая свая состоит из свинцовой винтовой секции с приваренными винтообразными несущими пластинами; последующие секции прямого вала механически прикрепляются к ведущей секции по мере того, как она продвигается в землю. Сваи устанавливаются с помощью погрузчика с бортовым поворотом или экскаватора, оснащенного мощной крутящей головкой, которая откалибрована таким образом, чтобы напрямую соотносить сопротивление крутящему моменту с грузоподъемностью сваи.Винтовые сваи также могут быть установлены с помощью ручных моментных двигателей в местах, недоступных для мини-погрузчика или небольшого экскаватора.

Винтовые сваи могут выполнять функции концевых опор или элементов бокового трения. В случае сваи с концевой опорой передняя секция продвигается через неподходящие слои грунта в нижележащий слой опоры до достижения заданного значения расчетного крутящего момента. Для сваи с боковым трением между каждой секцией сваи добавляются «копающие плиты», чтобы создать кольцевое пространство вокруг стального вала, и кольцевое пространство заполняется раствором по мере продвижения сваи в землю.Этот процесс создает прочную связь с окружающей почвой, в результате чего образуется спиральная микроваска. Подобно просверленной микросвае, винтовая микросваь с боковым трением устанавливается на заданную расчетную глубину.

Винтовые сваи идеально подходят для опоры фундамента или опоры, требующей от низкой до средней несущей способности. Альтернативные варианты фундамента, включая сваи из ковкого чугуна или просверленные микросваи, могут обеспечить большую эффективность конструкции и экономию средств за счет более высокой рабочей грузоподъемности свай.

Винтовые сваи также могут использоваться в качестве анкеров или анкеров.

Микросваи пробуренные



Пробуренные микросваи (DMP или мини-сваи) представляют собой просверленные элементы большого диаметра с большой пропускной способностью и малым диаметром, которые используются для поддержки новых фундаментов или поддержки существующих фундаментов. Они генерируют лишь минимальную вибрацию и могут быть установлены на высоте всего 8 футов над головой и в других ситуациях с ограниченным доступом. DMP обычно состоят из комбинации стального корпуса, стержня с резьбой и раствора.Они получают свои геотехнические возможности за счет бокового трения между цементным раствором и окружающей почвой или коренной породой. Методы строительства DMP различаются в зависимости от конкретных условий проекта, но обычно устанавливаются путем: 1) продвижения стальной обсадной колонны на заданную проектную глубину с использованием методов роторной промывки или бурения сжатым воздухом, 2) заполнения обсадной колонны цементным раствором, 3) вставки центральный стержень с резьбой через раствор и 4) извлечение обсадной колонны для создания зоны сцепления между раствором и окружающей почвой или коренной породой.Часть обсадных труб обычно оставляют в земле надолго для облегчения структурных соединений, из соображений сейсмического проектирования или из других соображений проектирования.

DMP

особенно полезны в ситуациях с ограниченным доступом, рядом с чувствительными к вибрации конструкциями, и когда требуется проникновение через относительно плотный и / или заполненный препятствиями заполнитель. В случаях, когда заполнение не является особенно плотным, но ограниченный доступ и вибрации по-прежнему вызывают беспокойство, сваи из ковкого чугуна или винтовые сваи часто могут быть рентабельной альтернативой DMP.

Jet Grouting - Linde-Griffith Construction Company

Струйная затирка
Больше струйной затирки
Как добраться до труднодоступных мест

Струйная цементация - это метод затирки, при котором создается геометрия грунтбетона (залитого грунта) на месте с использованием монитора затирки, прикрепленного к концу бурильной колонны.Монитор струйного раствора продвигается на максимальную глубину обработки, при которой струи раствора с высокой скоростью (а иногда и вода и воздух) инициируются из отверстий на боковой стороне монитора. Форсунки размывают и перемешивают грунт на месте при вращении и подъеме бурильной штанги и монитора струйного раствора.

В зависимости от области применения и обрабатываемой почвы используется один из трех вариантов: одинарная жидкостная система (струя жидкого цементного раствора), двойная жидкостная система (струя жидкого цементного раствора, окруженная воздушной струей) и тройная жидкостная система (окруженная водяной струей. воздушной струей с нижней струей раствора).В процессе струйной заливки строятся бетонные панели, полные колонны или что-либо промежуточное (частичные колонны) с проектной прочностью и проницаемостью. Гидравлический цементный раствор использовался для подкрепления существующих фундаментов, строительства опорных стен котлована и возведения плит для герметизации дна запланированных котлованов.

Струйная заливка

эффективна для самых разных типов грунтов и любой системы затирки, включая илы и большую часть глины. Поскольку это система, основанная на эрозии, эрозионность почвы играет важную роль в прогнозировании геометрии, качества и производительности.Несвязные грунты обычно более подвержены эрозии струйным цементным раствором, чем связные грунты. Поскольку геометрия и физические свойства грунтбетона являются спроектированными, свойства грунтбетона легко и точно предсказуемы.

Способность струйной цементации

создавать грунтбетон в ограниченных пространствах и вокруг подземных препятствий, таких как инженерные коммуникации, обеспечивает уникальную степень гибкости проектирования. Действительно, в любой ситуации, требующей контроля грунтовых вод или выемки нестабильных грунтов (водоносных или иных), следует рассмотреть возможность струйной цементации.

Обычно струйную цементацию можно выполнить без нарушения нормальной работы объекта. Недавняя разработка небольшого контейнерного высокомобильного вспомогательного оборудования позволила начать работы по заливке цементным раствором в первый день установки, что значительно снизило затраты на мобилизацию и демобилизацию. Струйная заливка швов часто позволяет сэкономить на графике строительства.

JETCRETE | Струйная заливка | Методы | Химическая затирка

JETCRETE

Jetcrete - это передовая технология струйной цементации, которая позволяет гибко рассчитывать стоимость и диаметр или прочность на сжатие струйной колонны в соответствии с почвой и условиями площадки.

  • Браузер, в котором поддерживался тег видео, необходим для воспроизведения анимации.

Краткое изложение методов

Jetcrete создает столб струйного раствора, буровая штанга монитора Jetcrete затем продвигается на требуемую глубину, а струи (воздух под высоким давлением и цементный раствор) размываются и смешиваются с грунтом на месте при извлечении стержней.Создание такой геометрии залитой грунтом почвы дает фиксированный диапазон механической прочности и гидроизоляции почвы.

Характеристики Jetcrete

Jetcrete имеет следующие характеристики по сравнению с механическим улучшением почвы:

  • Создает большую струйную колонну с использованием небольшого оборудования.
  • Улучшает частичный выбор слоя мягкого грунта.
  • Улучшает связные слои почвы, песка и гравия.
  • Создает струйную колонну большой глубины.
  • Исполняется в существующих зданиях.
  • Выполняется на действующих заводах.
  • Снижает уровень вибрации и шума
  • Выберите диаметр от 0,5 м до 8,5 м.
  • Позволяет установить предел прочности при неограниченном сжатии (200 кН / ~ 10 МН /).

Область применения

Приложения

Метод разрезания и накрытия
Улучшение грунта при выемке грунта

Предотвращение вскипания и вспучивания, увеличение несущей силы нижней доски, предшествующей грунтовой балки и т. Д.

Герметизация дефектов подпорной стены земли

Для проходки щитов
Существующие конструкции

Практический пример усиления землетрясений или мер противодействия разжижению
Арматурные конструкции или опоры мостов

Подкрепление сейсмостойкости для берега высоких стандартов

Предотвращение ожижения для возвратной конструкции

Обновление морской дамбы: струйная заливка, обеспечивает прочную основу

Существующая морская дамба защищала набережную Сиэтла более 70 лет, но время и суровые морские условия ослабили этот жизненно важный элемент инфраструктуры, который в настоящее время заменяется .

Поперечное сечение существующей дамбы, включая деревянные сваи и разгрузочную платформу

Конструкция морской дамбы - это больше, чем просто бетонная поверхность у кромки воды. Приблизительно 20 000 старых бревен были вбиты в почву, чтобы построить старую конструкцию. В некоторых местах, например, возле исторических пирсов, стена составляет около 60 футов в ширину. В новой дамбе будет использоваться метод под названием струйная цементация для стабилизации существующего грунта позади забоя дамбы.

Поперечное сечение новой конструкции дамбы, включая колонны для струйного раствора

Что такое струйная заливка?

Струйная цементация - это метод улучшения почвы, который является основным основополагающим элементом новой дамбы. Струйный раствор укрепляет почву за счет просверливания грунта и впрыскивания раствора, который смешивается с грязью внизу, образуя столбики из стабилизированного грунта. Колонны расположены в виде сот и простираются примерно на 50-60 футов ниже поверхности выкопанной ямы.

Раскопки показывают разгрузочную платформу оригинальной дамбы

Раскопки до существующей дамбы

Перед стабилизацией грунта выкапывается большая яма до разгрузочной платформы существующей дамбы. После завершения земляных работ разгрузочная платформа удаляется, а вершины существующей деревянной опорной конструкции идентифицируются и исследуются, чтобы избежать конфликтов с установкой струйного раствора. Деревянная опорная конструкция существующей дамбы останется в земле в колоннах для струйного раствора.

Сюрвейеры подтверждают место установки колонны для струйного раствора рядом с парком Waterfront

Продолжается заливка струей раствора на центральной набережной

Поскольку проект морской дамбы работает с севера на юг, в настоящее время ведется цементация струей около исторических пирсов и недавно была завершена около парка Уотерфронт. Когда проект будет завершен, около 3,1 миллиона кубических футов раствора и 6000 колонн будут помещены в землю, что обеспечит стабильное основание морской дамбы на долгие годы.