Грунтоцементные сваи

При данном способе устройства грунтоцементных свай применяют специальные смесительные буры с режущими и перемешивающими лопастями. Цементная суспензия подается при этом через буровую штангу и далее через специальные насадки, расположенные с тыльной стороны режущих лопастей.

Подача суспензии и ее перемешивание с грунтом происходит как при погружении бура, так и при его извлечении из скважины. Для лучшего перемешивания грунтоцементной смеси бур можно погружать и извлекать несколько раз. Расход цементной суспензии, подаваемой растворонасосом, контролируется с помощью расходомера с самописцем. Расход цемента составляет 80...200 кг/м3 ствола сваи.

Такой бур был разработан в 60-х годах XX в. и позволял изготавливать грунтоцементные сваи диаметром до 0,7 м и глубиной до 7 м. При использовании данной технологии в лессовых грунтах удавалось получить прочность грунтоцемента в пределах 1,0...3,0 МПа. В дальнейшем данная технология применялась за рубежом с использованием агрегатов большей мощности, позволяющих изготавливать сваи диаметром до 2,2 м и глубиной до 10 м.

Грунтоцементные сваи получают путем размыва и перемешивания грунта с цементной эмульсией. Рабочим инструментом для образования сваи является струйный монитор, из форсунки которого выходит струя воды или цементной эмульсии под давлением 6...100 МПа. Высоконапорная струя может резать практически любой грунт. Для увеличения радиуса резания и разрушающего действия струя может подаваться под защитой воздушного потока. Подробнее...

При закреплении грунтов оснований цементацией избыточное давление в инъекторе обычно не превышает 0,6 МПа. Процесс закачки цементной суспензии длится от 40 мин до нескольких часов в зависимости от характера пористости грунта. При этом естественное сложение грунта не нарушается. В основном диапазоне слабо проницаемых глинистых грунтов цементация неприменима.

Однако уплотнение и изменение структуры слабопроницаемого грунта с соответствующим увеличением несущей способности возможно путем разрыва сплошности грунтового массива при нагнетании цементной суспензии при давлении 1,2...10 МПа. Высоконапорная инъекция может использоваться не только для сплошного упрочнения определенной зоны основания, но и для образования в грунте отдельных упрочненных столбов — грунтоцементных свай.

При использовании высоконапорной инъекции на открытых площадях обязательным условием является применение специальных инъекторов с распорными манжетами, предотвращающими выдавливание раствора из скважины на поверхность. Наиболее целесообразным является применение высоконапорной инъекции при усилении существующих фундаментов, в том числе при исправлении кренов или вертикальных отметок отдельных фундаментов. В этом случае значительно облегчается устройство специальных распорных манжет непосредственно в теле фундамента.

Работы выполняются в следующей последовательности:

• бурение скважины диаметром 80...100 мм через фундамент мелкого заложения;
• промывка скважины;
• установка в скважину инъекционной трубки с распорной манжетой в теле фундамента;
• нагнетание цементного раствора при увеличении давления до расчетного значения с контролем расхода раствора;
• перекрытие инъекционной трубки после получения отказа при сохранении наибольшего значения давления.

Заметим, что значение наибольшего давления принимается в зависимости от конструкции и площади усиливаемого фундамента с учетом возникающего суммарного вертикального усилия, действующего на подошву фундамента.

Примером удачного использования высоконапорной инъекции могут служить работы по подъему основания тоннельных печей для изготовления шамотных изделий длиной 180 м в Чехии. Работы по упрочнению основания вели из шахт диаметром 3,6 м глубиной 7 м, из которых веерообразно бурили горизонтальные скважины диаметром 97 мм, перекрывающие все пространство под фундаментами печей. Скважины оснащали инъекционными трубками с манжетами. Для инъекции использовали цементно-бентонитовый раствор. Всего в основание печей было закачано около 600 м3 раствора. Максимальная величина подъема основания составила 10 см.