Смешивание грунтов

Часть 2

Перемешивание грунта, улучшает характеристики слабых и обводнённых грунтов.

Перемешивание грунта, улучшает характеристики слабых и обводнённых грунтов путем механического смешивания их с цементным раствором

РАЗНОВИДНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ СМЕШИВАНИЯ ГРУНТОВ - SOIL MIXING

МНОГОШНЕКОВОЕ ГЛУБИННОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ГРУНТА (CDSM)

ОДНОШНЕКОВОЕ СМЕШИВАНИЕ (DSM)

Профиль свай CDSM

Это усовершенствованный метод глубокого перемешивания грунта, основанный на технологии механического перемешивания грунта для получения колонны грунтоцемента диаметром от 400 до 1500 мм.

Для этого метода используется специальный шнек, оснащённый соплами для подачи цементного раствора. Инструмент может быть смонтирован на полые штанги либо на шнеки меньшего диаметра. Использование шнеков с реверсивной ребордой обеспечивает лучшее перемешивание грунта над смесительным инструментом. Смесительный инструмент вращается по часовой стрелке пока реборды шнека вращаются против часовой стрелки.

Буросмесительный инструмент эффективно разрушает грунт и смешивает его с цементным раствором, создавая более однородные и более качественные грунтоцементные колонны. Это полностью устраняет проблему «объединения грунтов», с которой часто сталкиваются обычные механические методы смешивания грунта, когда связный грунт вращается вместе со смесительной головкой, вызывая недостаточное перемешивание и неоднородность свай.

Стены RSW армированные стальными балками представляют собой очень жёсткую конструкцию и является хорошей альтернативой стены в грунте с использованием грейфера и стены в грунте из одиночных буросекущих либо бурокасательных скважин.

Стальные Н-образные балки или другие армирующие элементы устанавливаются внутри грунтоцементной стены, для сопротивления боковым усилиям до того момента как, грунтоцемент затвердеет.

Стена для укрепления грунтов становится конструкционной стеной для предотвращения обрушения стенок котлована, проседания грунта под ближайшими зданиями и отсечения грунтовых вод.

Высокий спрос на землю и постоянно растущая стоимость в крупных городах увеличивает количество строящихся новых домов с подвалами и цокольными этажами, и RSW является наиболее эффективным методом для этого.

Проверенная технология
С момента его разработки в 1975 году Научно-исследовательским институтом портов и гаваней Министерства транспорта Японии были завершены тысячи проектов. Это доказывает эффективность данной технологии для укрепления неустойчивых и обводнённых грунтов.

Надёжное основание
Необходимой прочности можно добиться, подобрав соответствующее соотношение цемента и добавок, улучающих прочностные характеристики цементного раствора смешанного с обрабатываемым грунтом.

Экологичность
Процесс бурения и перемешивания грунтов производится без значительного шума, вибрации и не производит большое количество пыли.

Высокая скорость выполнения работ
Грунтоцементные сваи повышают прочность и уменьшают количество воды в будущем фундаменте, быстрее чем другие технологии, а также сокращает сроки строительства.

Последовательность выполнения работ

МНОГОШНЕКОВОЕ ГЛУБИННОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ГРУНТА (CDSM)

Метод многошнекового смешивания CDSM — это технология при которой существующий грунт смешивается с цементными материалами с помощью буросмесительного оборудования, состоящего из режущих лопастей шнеков, прерывистых витков шнеков и буровых штанг. Буросмесительное оборудование может состоять из нескольких шнеков, от двух до шести в зависимости от типа почвы и назначения грунтоцементных колонн.
Встречно вращающиеся лопасти шнеков с перекрывающимися лопастями сдвигают грунт между соседними лопастями, эффективно смешивая грунт с цементным раствором.

Полученный из грунтоцементных свай фундамент обладает более высокой прочностью, меньшей сжимаемостью, более низкой проницаемостью чем коренные породы. Материалы для цементации могут подаваться в зону смешивания в виде цементного раствора либо в виде сухого цемента, через форсунки, установленные на шнеке.

В системе RSW используется несколько колонн буросмесительного инструмента вращающихся в разных направлениях друг относительно друга, для обеспечения наилучшего смешивания грунта с цементным раствором, бентонитом либо другими связующими реагентами.

Данная технология является хорошей альтернативой стены в грунте с использованием грейфера и стены в грунте из одиночных буросекущих либо бурокасательных скважин.

Полученные в результате смешивания грунтоцементные стены служат для укрепления котлованов, отсечения грунтовых вод, стабилизации водонасыщенных грунтов, строительства плотин, туннелей, метро, цокольных этажей зданий. Полученная в результате смешивания стена может являться будущей стеной здания.

Грунтоцементные стены обычно армируются стальными H-образными профилями для увеличения боковой несущей способности стены и последующей обвязки котлована.

Последовательность выполнения работ

Спектр задач, решаемых с помощью объемной стабилизации грунтов, довольно обширен:

ОБЪЁМНОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТА (SCM)

а –закрепление слабого грунта
б –устройство буровых свай

Инструмент используемый для объёмного смешивания грунтов

Объемное закрепление грунта производится, как правило, на глубину не более 7 м. Рабочие органы или смесители монтируются на гусеничные экскаваторы и могут иметь вид: культиваторного типа и обычного двухлопастного смесителя.

Обработка грунта производится захватками длиной 3-5 м и шириной 2-3 м, что ограничивается вылетом стрелы экскаватора. Вяжущее вещество используется в сухом состоянии (цемент, известь, шлаки, золы уноса, гипс, жидкое стекло) с той целью, чтобы грунтоцементная (грунтоизвестковая) смесь была в «пластичном» или «твердопластичном» состоянии, так как при «текучей» консистенции смеси возможно «проваливание» экскаватора в зоне обработки грунта.

Технологическая схема закрепления грунта при сухом смешивании:

грунты обрабатываются на месте их залегания без выемки;
непроизводительные потери практически отсутствуют;
также отсутствует выход пульпы на поверхность в связи с использованием вяжущего в сухом состоянии;
используется минимальный комплект оборудования, что увеличивает мобильность установки и позволяет использовать в труднодоступных и труднопроходимых местах;
окружающая территория осушается при использовании сухого вяжущего материала.

Технологическая схема закрепления грунта при влажном смешивании:

устройство фундаментов под промышленные и гражданские здания, под оборудование и др.;
устройство площадок грузовых терминалов, садово-паркового и спортивного назначения;
подготовка основания под бассейны, резервуары и др.;
закрепление склонов, откосов, предотвращение эрозии грунтов;
изолирование загрязненных земель, утилизация и нейтрализация промышленных, химических, токсичных отходов;
закрепление слабых водонасыщенных илистых, заторфованных, пылевато-глинистых грунтов и др.

Обычно технология объемной стабилизации применяется в дорожном строительстве, поэтому геотекстиль и щебеночная подушка используются в дальнейшем как часть дорожной одежды. В случае использования данной технологии в малоэтажном строительстве, щебень и геотекстиль можно либо использовать в качестве основания, либо убирать для повторного использования.

Одним из вариантов использования технологии является захоронение вредных отходов, когда грунт, загрязненный различными опасными веществами (нефтепродукты, продукты химического загрязнения и др.), обрабатывается специальными реагентами, которые герметизируют опасные вещества.

Преимущества данной технологии для обработки загрязненных грунтов очевидны по сравнению с другими технологиями:

Обработка грунта производится следующим образом:

на участке закрепления размечаются захватки прямоугольной формы;
экскаватор со смесителем устанавливают на точку «закрепления»;
производится обработка захватки до получения однородной смеси;
при необходимости производят контроль качества закрепления - отбор смеси для лабораторных испытаний, визуальный контроль качества и др.;
поверху закрепленного участка раскатывается геотекстильный материал и отсыпается гравийная подушка высотой 0,5-2,5 м (или требуемая высота по проекту) для обеспечения устойчивости экскаватора и исключения его «проваливания» в обработанный грунт;
экскаватор перемещают на следующую точку и производят закрепление.

Расход вяжущего материала варьируется от 70 до 200 кг/м³ в зависимости от типа грунтов и решаемой задачи.

Одним из перспективных направлений такой технологии является превентивное закрепление слабых грунтов при откопке котлованов, а также закрепление сильно сжимаемых грунтов для устранения эффекта отрицательного трения в случае свайного фундамента.

В первом случае слабый грунт закрепляется при минимальном расходе вяжущего материала с той целью, чтобы в дальнейшем производить либо разработку грунта, либо устройство грунтоцементных конструкций (ограждений) по технологии струйной цементации. В случае устройства шпунтового ограждения часть закрепленного грунта снижает активное давление на шпунтовую стенку, а при небольшой глубине котлована можно обеспечить устойчивость стенок и без применения конструкций ограждения.

Закрепление грунта околосвайного пространства:

КОМБИНИРОВАННАЯ СТРУЙНО-СМЕСИТЕЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (JACS-MAN, SWING, GEOJET, LDIS, TURBOJET).

Однако помимо преимуществ струйно-смесительная технология имеет ряд недостатков, которые перешли от технологии Jet Grouting:

Струйно-смесительные технологии относятся к классу «W-J-E», т.е. в качестве вяжущего используется цементный раствор, перемешивание/разрушение грунта производится механически и с помощью высоконапорной струи, место перемешивания - на забое скважины Для обеспечения качественного перемешивания грунта с вяжущим высоконапорной струи при струйном размыве зачастую недостаточно, а при использовании буросмесительной технологии диаметр свай ограничен размерами рабочего органа. Для устранения этих проблем механическое перемешивание грунта было совмещено со струйным размывом. Для этой цели на концах смешивающих лопаток монтируются специальные сопла, из которых под большим давлением истекает струя раствора.

Преимуществом такой технологии является возможность применения в любых инженерно-геологических условиях, так как наряду с механическим разрушением используется и гидравлический размыв грунта. Например, применение буросмесительной технологии в гравийно-галечниковых грунтах представляет некоторую сложность, необходимо применение мощного оборудования с большим крутящим моментом, необходимыми для перемешивания гравийных грунтов.

Такая технология является универсальной, так как при подаче раствора при более низком давлении струйно-смесительная технология превращается в буросмесительную.

Оборудование для струйно-смесительной технологии может иметь 1-2 буровые колонны. Диаметр получаемых грунтоцементных свай варьируется от 0,6 м (зона механического разрушения) до 3,6 м (зона струйного размыва). Глубина закрепления обычно составляет 20-25 м, однако существует возможность закрепления грунта на глубину до 40 м. Водоцементное отношение раствора, как правило, составляет 0,8-1,0, однако иногда применяется вода/цемент = 0,5-1,5. Давление нагнетания раствора в зависимости от грунтовых условий может достигать 450 бар.

возможна закупорка скважины грунтоцементной пробкой (как в струйной технологии), вследствие чего возможно возникновение гидравлического разрыва окружающего массива грунта и заполнение его цементным раствором, что ведет к увеличению расхода раствора;
для такой технологии необходимы большие энергетические мощности.

Спектр задач, решаемых с помощью струйно-смесительных технологий, такой же, как и для буросмесительных:

закрепление грунта (армирование);
устройство противофильтрационных завес;
устройство ограждений котлованов;
устройство фундаментов глубокого заложения и др.

Свяжитесь с нами для обсуждения вашего проекта

Вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.