Для строительства прочных, надёжных и долговечных зданий и конструкций необходима заливка хорошего фундамента. Однако даже самый ответственный подход к этому этапу строительства может не дать желаемого результата и со временем строение может осесть и деформироваться.
Это происходит из-за усадки грунта, которая, в свою очередь, зависит от его типа и наличия в подземных пластах пустот, ослабляющих основание.
Для решения этой проблемы используются различные методы укрепления грунта, однако в этой статье будут освещены преимущества и особенности метода гидроразрыва, или манжетной технологии.
При использовании метода гидроразрыва, цементный раствор под высоким давлением нагнетается в грунт через пробуренные для этой цели скважины на предназначенной для укрепления площади. Попадая в грунт, цементный раствор производит в нём разрывы и проникает в пустоты, заполняя их и образуя там пласты твёрдого цемента, препятствуя проседанию. Кроме того, цементный раствор укрепляет грунт и по местам разрывов, тем самым улучшая его прочностные характеристики.
Чтобы укрепление грунта оказалось эффективным, важно в точности следовать верной последовательности действий. Алгоритм работ при инъекции грунтов состоит из следующих пяти этапов:
Теперь рассмотрим каждый из вышеперечисленных пунктов более подробно.
Трубы для введения скрепляющего раствора должны иметь достаточную прочность, чтобы выдержать давление, создаваемое насосом в процессе нагнетания. Поэтому для их изготовления используется металл с толщиной стенки 3,5 мм. Диаметр труб – 57 мм. Нужная длинна трубы достигается за счёт соединения её фрагментов длиной от 1 до 3 метров между собой при помощи резьбового метода.
Чтобы обеспечить поступление раствора в нужные слои грунта, трубы перфорируются в соответствии с местами укрепления грунта, указанными в проекте. Диаметр отверстий должен составлять 6-8 мм по всей необходимой длине с промежутками в 2,5 см. Перфорационные отверстия необходимо закрыть резиновыми манжетами длиной 40-50 мм. Донный торец трубы необходимо заглушить деревянной пробкой.
Для бурения скважин используется переносная установка УКБ-12/25 с электродвигателем. Бурение осуществляется колонковым способом с промывкой скважин глинистым раствором. Диаметр коронки – 112 см.
После бурения необходимо очистить скважину, промыв её глинистым раствором или продув сжатым воздухом при помощи компрессора.
Следующий шаг – установка перфорированной трубы. Её опускают в скважину целиком, либо же, если работы производятся в помещении с невысокими потолками – частями, последовательно накручивая отрезки трубы и опуская их в скважину.
Чтобы инъекция в грунт изнутри была сделана качественно и без лишнего расхода цементного раствора, образовавшийся зазор между скважиной и инъекционной трубой необходимо надёжно герметизировать.
Для этого туда засыпается и утрамбовывается песок, а верхняя часть околотрубного пространства заливается цементно-песчаным раствором.
Готовить раствор следует непосредственно перед инъекцией его в грунт, порциями по 0,1 м3. По мере расходования порции готовится новый объём раствора в передвижном инъекционном комплексе.
Цемент на строительную площадку рациональнее подвозить по 15 тонн и сгружать «навалом». Важно, чтобы в зоне доступности были достаточные запасы технической воды для приготовления цементного раствора.
Соотношение воды и цемента в растворе – 1:1.
Для эффективного проникновения раствора в грунтовые пласты используются мощные промышленные насосы НБ1- 25/16 или НБ2-63/40. Давление в процессе нагнетания такими насосами может достигать 16 атм.
Изначально раствор подаётся из инъекционного комплекса по высоконапорным шлангам в инъекторы, а оттуда – непосредственно в грунт. В случае, когда напорная магистраль превышает длиной 40 метров, необходимый напор раствора снижается. Для предотвращения этого устанавливается дополнительный насос, поддерживающий рабочее давление.
Для упрощения организации работ, скважины сначала разделяются на зоны, по которым раствор будет нагнетаться поочерёдно. Расстояние между скважинами зависит от величины удельного поглощения.
Инъекции в грунт изнутри проводятся в 3-4 этапа с перерывом между каждым из них в одни сутки. Количество раствора, рассчитанного на одну скважину, делится на 3-4 (в зависимости от количества планируемых этапов) равных доли. После введения раствора скважина промывается технической водой, и установка переносится к следующей скважине.
Таким образом, длительность процедуры укрепления грунта одной зоны занимает не менее трёх суток. А в случае прорыва раствора на поверхность она может увеличиться до 5-7 суток, так как в этом случае работы останавливают, скважину промывают и ожидают скрепления введённого раствора.
После проведения всех работ оборудование и трубы промываются водой или продуваются сжатым воздухом под давлением от 0,6 МПа.
В результате проведения гидроразрыва грунта, его пустоты заполняются, повышается водонепроницаемость, а в местах установки труб формируются грунтоцементные сваи, служащие дополнительным укреплением грунта с несущей способностью 7-10 тонн.
Технология может применяться для укрепления скальных, песчаных и гравелистых грунтов при строительстве зданий, для укрепления оснований под фундамент и стен котлованов.