Производственный процесс струйной цементации грунтов
Струйная цементация грунтов[1] (англ.jet grouting, чит. — «джет-граутинг») — технология закрепления слабых или сильно обводнённых грунтов в геотехническом строительстве, заключающаяся в нагнетании под высоким давлением[2] (до 40—50 МПа) цементного раствора в скважину (диаметром 100—130 мм) для разрушения и одновременного перемешивании частиц грунта с цементным раствором[3][4].
Технология получила распространение с конца 1990-х — начала 2000-х годов.
В ходе такого перемешивания после затвердевания цементного раствора образуется грунтоцемент с высокими деформационно-прочностными и противофильтрационными характеристиками. Укреплённый таким способом объём грунта называется «грунтоцементным элементом»[5] или «грунтоцементной сваей» и имеет диаметр от 600 до 2000 мм.
Цементация начинается с бурения лидерных скважин буровым инструментом, в нижней части которого имеются сопла; при подъёме буровой колонны через сопла производится нагнетание раствора с одновременным перемешиванием грунта; в результате формируется грунтоцементный элемент[6]. Технология предусматривает разрушение массива грунта как струёй цементного раствора, так и дополнительным подмешиванием к струе сжатого воздуха и/или воды, что позволяет удвоить максимальный диаметр свай, получаемых по описанной технологии.
Преимуществами технологии является высокая производительность, возможность работы в стеснённых условиях (откосы, подвалы), возможность устройства свай под существующими фундаментами (у строителей появляется возможность через отверстие 100 мм выполнять сваи диаметром до 700 мм), высокая эффективность работы в обводнённых грунтах. Прочность получаемого грунтоцемента на сжатие в песчаных грунтах — 3—10 МПа, в глинистых грунтах — 1—3 МП, модуль деформации — от 50 до 5000 МПа в зависимости от типа грунтов[7].
Вместо цемента могут использоваться смолистые или растворные химические смеси[8]. Грунтоцементные элементы могут дополнительно армироваться металлической арматурой.
Частным случаем технологии являются манжетные колонны, позволяющие вести цементирование «островками»[9], jet grouting slub[10] плиты для уменьшения прогиба стены диафрагмы и опорных сил, действующих на шпунт, а также для повышения устойчивости к разгрузке (basal-heave stability).
Borden R. H., Holtz R. O., Juran, I. (eds.). Grouting, Soil Improvement and Geosynthetics // Proceedings of the 1992 ASCE Specialty Conference, February, 1992, № 30, 1480 pp., 2 vols., ISBN 978-0-87262-865-6.
Bruce D. A. Glossary of Grouting Terminology // J. Geotechnical and Geoenvironmental Engrg. — 2005. — № 131 (12). — Pp. 1534—1542.
Warner J. Practical Handbook of Grouting: Soil, Rock and Structures. — John Wiley & Sons, 2004. — ISBN 978-0-471-46303-0.
Weaver K. D., Bruce D. A. Dam Foundation Grouting, Revised and Expanded. — ASCE Press, 2007. — ISBN 978-0-7844-0764-6.
Kirsch K., Bell A. Ground Improvement, Third Edition. — CRC Press, 2013. — ISBN 978-0-415-59921-4.
