Растворы синтетических смол имеют большую проникающую способность и пригодны для закрепления песчаных грунтов, имеющих коэффициент фильтрации в пределах 0,5-30 м/сутки. Прочность закреплённого грунта на одноосное сжатие зависит от концентрации смолы и гранулометрического состава грунта и варьируется от 2 до 8 МПа. К достоинствам смолизации следует отнести более широкий спектр закрепляемых грунтов, а также весьма высокую прочность и быстрый её набор – в первые 10-12 суток после введения. Кроме того, закреплённый таким образом грунт устойчив к действию агрессивных сред и замерзанию- оттаиванию.
К недостаткам смолизации необходимо отнести канцерогенность большинства смол, а также высокую токсичность целого ряда реагентов. В связи с этим и в виду возрастания требований к защите окружающей среды и технике безопасности при производстве работ абсолютное большинство смол и сопутствующих им электролитов (кислот) в настоящее время не рекомендуется к применению.
Для инъекционных способов закрепления грунтов в режиме пропитки используется схожее оборудование. Инъекторы представляют собой стальные перфорированные трубы (рис. 9.14) с отверстиями диаметром 2-3 мм. Они опускаются в заранее пробуренные скважины или забиваются. Инъекция производится по зонам (так называемым заходкам) под небольшими давлениями – от 0,2 до 0,6 МПа. Именно малые диаметры многочисленных отверстий и незначительная величина давлений нагнетания позволяют в идеале получить вокруг каждого инъектора закрепленный массив цилиндрической формы с радиусом от 0,2 до 0,8 м, поры которого на 75-80% заполнены раствором. В наиболее распространенном случае закреплённый грунт представляет собой сплошной массив.
|
Рис 9.14 Простейшая конструкция инъектора, используемого для закрепления грунтов методом пропитки 1 – наконечник, 2 - перфорированное звено, 3 – ниппель, 4 - глухое звено, 5 - запирающее звено, 6 - штуцер. |
Радиус действия одного инъектора при силикатизации и смолизации грунтов колеблется от 0,3 до 1,0 м и зависит от вида грунта, его проницаемости и способа закрепления (закрепляющего реагента). При инъекционном закреплении грунтов можно образовать сплошной массив из закреплённого грунта (рис. 9.15, а) или армировать грунты основания элементами из закреплённого грунта (рис. 9.15, б). Применяют также комбинированные схемы (рис. 9.15, в).
|
Рис. 9.15 Схемы инъекционного закрепления грунтов основания а - сплошного, б - армирующего отдельными элементами, в – комбинированного. |
Общим недостатком рассмотренных способов упрочнения основания является ограниченность условий их использования высокопроницаемыми грунтами. Например, для упрочнения пылевато-глинистых грунтов от мягкопластичной до текучей консистенции ни один из рассмотренных инъекционных способов использовать нельзя.
Метод напорных инъекций. С конца 50-х годов XX века для упрочнения слабопроницаемых грунтов все чаще стали использоваться высокие давления нагнетания, превышающие структурную прочность грунта. Такая технология получила название технологии гидроразрыва. Теоретическое обоснование различных аспектов инъекции с помощью гидроразыва или по так называемой «манжетной технологии» с многочисленными примерами приведено в монографии А. Камбефора. В настоящее время существует мнение, по которому метод гидроразрыва позволяет инъектировать любые растворы в любые грунты.
В отличие от цементации при использовании метода напорных инъекций в пылевато-глинистых грунтах распространение раствора происходит по трещинам в грунтовом массиве, образованным при разрыве структуры грунта. Давление инъектирования может составлять от 0,05 до 40-50 МПа. Раствор распространяется по пути наименьшего сопротивления, в ослабленные зоны в грунте. В результате происходит нарушение сплошности грунта в виде щелевидных разрывов, заполняемых инъектируемым раствором. Грунт между зонами разрывов уплотняется, его прочностные свойства улучшаются. Кроме того, несущая способность упрочненного основания и его жёсткость увеличиваются за счёт эффекта армирования грунтового массива образующимися линзами из затвердевшего раствора, прочность которого во времени повышается. Уплотнение грунтов напорными инъекциями обладает попутным эффектом значительного снижения коэффициента фильтрации, что может быть использовано для создания противофильтрационных завес.
Для нагнетания твердеющих растворов на значительные глубины под высокими давлениями нашли применение так называемые инъекторы-тампоны, используемые в скважинах с манжетами. По этой технологии инъекционные скважины оборудуются манжетными колоннами из стальных труб с отверстиями для выпуска раствора. Отверстия перекрываются снаружи резиновыми манжетами, выполняющими роль обратного клапана. Пространство между грунтом и обсадной трубой заполняется раствором. Инъекция с помощью инъектора с двойным тампоном (так называемого пакера), установленного внутри манжетной колонны, производится после набора обойменным раствором необходимой прочности. Давления инъекции разрывают обойму, и раствор в виде плоских струй внедряется в грунт (рис. 9.16).
Для упрочнения слабых оснований деформируемых зданий на малых глубинах чаще всего используются инъекторы с теряемым наконечником. По этой технологии инъектор погружается на проектную глубину, а затем чуть поддергивается вверх. Наконечник остается на дне скважины, а через образовавшееся отверстие в грунт нагнетается раствор. Нагнетание раствора в массив производится обычным растворонасосом по высоконапорным шлангам отдельными заходками по глубине снизу-вверх.
Рис. 9.16 Инъекция в режиме гидроразрыва через трубы с манжетами
1 - резиновая манжета, 2 - пластинчатая обойма, 3 - двойной тампон,
4 - заинъектированная зона, 5 - отверстие для инъекции,
6 - инъекционная труба.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
