Инъекцию цементного раствора в грунты в качестве укрепления пород, склонных к образованию трещин, впервые стал применять во Франции Бериньи (Berigny) в 1802 году. Инъекционное укрепление грунтов до сих остается актуальным как при возведении новых зданий, так и существующих (инъектирование грунта под фундаментом).
Укрепление грунта это
Применяя данный метод с целью укрепления и стабилизации грунтов важно учитывать уровень пористости основания и коэффициент фильтрации.
Классифицирование инъекционного метода укрепление грунтов
- по виду инъектора:
- шнек – инъектор;
- однотампонный или многотампонный инъектор;
- инъектор забивной;
- инъектор с резцом;
- инъектор устанавливаемый в предварительно пробуренные скважины;
- по разновидности используемого раствора:
- силикатизация, она бывает одно и двухрастворная, а так же газовая;
- цементация, т.е. усиление грунта происходит при помощи цементных растворов;
- по технологии нагнетания раствора:
- заполнение полостей раствором, с последующей опрессовкой;
- посредством направленного гидроразрыва грунта;
- пропитка методом плавного повышения давления (задается определенный режим давление и расхода материала, без разрыва пласта).
С целью создания большого пласта из укрепленного грунта используют различные методы, исходя из назначения грунта и его условий:
- термический, укрепление грунта происходит путем электронагрева грунта или закачиванием в скважину газов при высокой температуре;
- инъекционный, нагнетаются химические в скважины или цементосодержащие растворы в грунты с помощью инъекторов (смолизация, силикатизация и цементация);
- буросмесительный, смешивания основания грунта с цементным раствором или цементом в скважинах.
Инъектирование грунтов химическим закреплением
Данный метод стабилизации грунтов инъектированием был разработан в 1931 году советским ученым в области фундаментостроения Б.А. Ржаницыным.
Борис Александрович является основоположником советской научной школы химического укрепления грунта. Им был разработан двухсторонний способ силикатизация песков повышенной влажности.
Этот метод усиления грунта отлично применялся при силикатизации лессовых грунтов, дающих просадку. В этом случае роль второго реагента выполняет сам грунт.
Особенно хорошо силикатизация проявила себя при инъекции просадочных пород грунтов. Сам процесс усиления грунтов инъекцированием по системе Б.А. Ржаницына основан на внедрении силикатного раствора с низким уровнем вязкости в грунт, в результате чего производит быстрое выделение известково- кремнезистых новообразований. Что и обеспечивает усиление структуры грунта.
Улучшению строительных свойств просадочных грунтовых пород будет способствовать однорастворная силикатизация. Инъецирование грунта, в этом случае, способствовало тому, что грунтовые породы теряли свои просадочные свойства, а показатели прочности, такие как временное закрепление одноосному сжатию, модуль деформации, угол внутреннего трения, повышаются.
И, что немаловажно, при увлажнении характеристики прочности грунта уменьшались незначительно. Такой метод силикатизации отлично используется при возведении зданий «с нуля».
Однорастворный силикатный способ усиления грунтов и фундамента предполагает применение раствора силиката натрия, удельный вес которого равен 1,05 – 1,17. Сам лёссовый грунт, в этом случае, заменяет отвердитель.
В процессе взаимодействия силикатного раствора с карбонатами и поглощающим комплексом лессового грунта в его пустотах и порах образуется твердая субстанция из гидроокиси кальция и адсорбированная на нем кремнекислота SiO2. Такое соединение обеспечивает укрепленному грунту водонепроницаемости и придает прочности около 6-20 кг/см2.
Использование однорастворного метода при инъецировании грунтов в случае ликвидации аварийного состояния зданий зависит от уровня влажности его основания.
Газовая силикатизация обычно применяется для грунтов с повышенной влажностью, но стоимость укрепления грунта инъектированием, в этом случае обойдется гораздо дороже. Отвердителем при газовой силикатизации выступает газ CO2.
Газовая силикатизация бывает двух видов: с предварительной и без предварительной обработки грунта углекислым газом.
Такой способ инъектирования дает возможность укреплять грунты различной степени влажности, с коэффициентом фильтрации 0,1-0,2 м/сутки.
До 90-хх г.г. прошлого века цементация грунтов применялась лишь для снижения фильтрационных характеристик пород, склонных к появлению трещин и заполнения карстовых и суффозионных пустот. А также, при устройстве фильтрационных завес, заполнении зарубного пространства и бурении глубоких скважин.
Сегодня метод нагнетания цементосодержащих растворов под давлением для усиления фундамента широко используется в строительстве.
Усиление грунта и фундамента инъектированием — популярный метод в различных отраслях строительства. Принцип метода цементации состоит в следующем: для усиления грунтов бурятся специальные скважины, в которые под давлением вводится раствор цемента. После затвердения, он придает прочность и водонепроницаемость грунту, делая его монолитным
