Инъекционное укрепление грунтов и фундаментов, инъекционная цементация

 

Особенности технологии инъектирования грунтов

Процесс выполняется в несколько этапов с соблюдением строгой последовательности:

• Специалисты обследуют участок и создают проект, просчитывая точки воздействия;
• Спецтехника роет скважины. Для этой цели используются буровые установки, мобильные или стационарные – в зависимости от ситуации;
• В подготовленных скважинах размещаются инъекторы;
• Цементный раствор под давлением нагнетается в отверстия.

В ходе выполнения этой операции почва разрушается, смещается, перемешивается с цементом и быстро затвердевает. В итоге на месте проведения работ образуется смесь с новым составом – грунтоцемент. На отдельных участках для увеличения прочности грунта только инъектирования бывает недостаточно и его дополняют армирующими элементами. Применение этой технологии уменьшает усадку зданий за счёт усиления несущих способностей нового основания.

Инъектирование грунта традиционными методами

Раствор подаётся в высверленные в грунте под заданным углом и на определённую глубину отверстия. Все расчёты делают специалисты на стадии проектирования и вносят в сопроводительную документацию. Как правило, скважины размещают в шахматном порядке в непосредственной близости к фундаменту и вокруг его опорных точек.

Цемент нагнетается либо до заполнения, либо до расчётных показателей, отражённых в проекте. Когда смесь отвердевает, отверстия закрывают. В итоге этих манипуляций образуется прочное и устойчивое грунтовое основание, основой которого становятся цементные жилы, во множестве принизывающие землю под зданием и вокруг него.

Инъектирование грунтов: как и когда применяется

Выполнение этого процесса предполагает проведение укрепляющих мероприятий за счёт перемешивания цементного раствора, подаваемого под высоким давлением в заранее подготовленные скважины, с грунтом. В результате после затвердевания образуется смесь грунта с цементом, состав отличается повышенной устойчивостью и повышенными показателями прочности.

Когда актуально применять этот способ:

• Имеется необходимость в создании фундаментов (свайные, плитные, ленточные) в местах с неустойчивыми грунтами (повышенное количество влаги, просадочность, набухающие глины, мелкие и пылеватые пески, и т.д.).
• Закрепление оползневых участков.
• Нужно обеспечить прочность и стабильность почвы вокруг объектов, размещенных под землей (подвалы, подземные этажи, бункеры и прочее).

• Проведение восстановительных работ для фундаментов уже готовых сооружений/построек, т.е. нужно выполнить реконструкцию основания.
• Дополнительное упрочнение потерявших прочность (изношенных) оснований фундаментов объектов при реконструкции и капитальном ремонте.
• Быстро устранить сформированные пустоты в почве, образованные под действием грунтовых вод – исключение провалов под землю строений.

К сведению. Усиление грунтов цементацией – обязательный процесс, который выполняется при проведении строительных работ на болотистой местности или на территориях с высоким уровнем подземных грунтовых вод. Без его проведения последующее строительство рискованно.

Когда требуется усиливать основание

Укрепление грунта методом инъектирования проводят при:

Нарушении гидроизоляционного слоя. Грунтовые воды проникают сквозь микротрещины в бетоне, стыки между плитами. Движение неусиленной почвы ускоряет разрушение конструкции за счёт просачивания агрессивных сред. Вводимый под давлением материал создаёт прочную непроницаемую защиту.

Размывании прилегающего грунта. Для увеличения прочности основания в почву инъецируют цементный раствор, вбивают или вдавливают сваи. Усиленное здание не боится повышения уровня грунтовых вод, протекания или прорыва канализации. Сооружение сохраняет устойчивость в любом грунте.

Просадке земли вокруг фундамента. Инъектирование грунтов основания может потребоваться из-за неправильного расчёта нагрузки, увеличения этажности постройки. Другие причины — реконструкция сооружения, возведение на соседних участках новых многоэтажных зданий.

Нарушении цельности фундамента, стен, перекрытий, других бетонных конструкций. Появление на поверхности трещин и брешей, провисание плит свидетельствуют о необходимости провести укрепление основания. Возможные причины — сейсмосдвиги, вибрации, механические повреждения.

Старые методы

Укреплять основания можно несколькими способами. Некоторые из них сочетаются между собой, другие используются отдельно. К устаревшим вариантам усиления грунтов под фундаментами относятся:

• электрохимические;
• термические;
• силикатные;
• механические.

Первый способ подразумевает создание прочного непроницаемого для влаги основания. Требует расходования в больших объёмах электроэнергии. Второй — обжиг слишком мягкого, подвижного грунта потоком раскалённого газа. Третий — введение под давлением в толщу земли гидрофобного раствора, при затвердевании образующего жёсткую подложку.

Все эти процессы позволяют усилить почву. Однако они отнимают много времени и эффективны только для определённых типов земли: влажного, лессового, песчаного.

Инъекционная цементация

Метод позволяет укрепить почву любого типа. Введение в толщу земли цементного раствора повышает жёсткость подложки, исключает свободное движение слоёв. Здание надёжно стоит на месте, не подвергается опасности разрушения даже на торфяном или илистом основании. Инъекции увеличивают и несущие способности фундамента.

Для усиления в грунте бурят ходы небольшого диаметра. Шахты пробуривают из подвальных помещений и снаружи, под углом к вертикальной поверхности. В них устанавливают пакеры. Через патрубки под давлением 0,4-1,1 мегапаскалей вводят ремонтный раствор. После застывания пакеры сбивают, отверстия запечатывают специальным гидрофобным составом.

Установка свай

Вертикальные прочные опоры используют, когда требуется жёстко зафиксировать положение фундамента. Например, при проведении капитального ремонта, реконструкции или увеличении этажности сооружения.

Буроинъекционные сваи устанавливают в почву, продувают полую внутреннюю часть. В неё под давлением подают инъекционный раствор. Пока цемент не схватился, в массу помещают трубу. В ней проводят армирующие стальные элементы. Цельную арматуру оставляют до полного застывания внешнего слоя. Наборные секции сваривают прямо в трубе. После сварки армирующую конструкцию заливают, также под давлением, цементным раствором. Оставшиеся отверстия запечатывают гидрофобным составом.

Если бурение невозможно, вместо таких свай монтируют вдавливаемые. Они подходят для всех видов оснований, кроме сплошного камня.

Устройство стены

Стена, установленная в почве, может защитить фундамент от разъедающего действия подземных вод, смещения пластов земли. Технология обеспечивает быстрый результат. Для её применения не нужно демонтировать конструкцию, останавливать эксплуатацию здания.

Чтобы обеспечить защиту, в почве пробуривают под углом к вертикальной линии несколько ходов. В них устанавливают пакеры, в которые под давлением подают полимерный состав. Смола быстро заполняет пустоты, включая микротрещины. Вещество сохраняет пластичность при застывании, нетоксично для рабочих, безопасно для природы. После отвердевания сохраняет эластичность, не трескается и не крошится.

Укрепление грунта это

Укрепление грунта заключается в нагнетании реагентов раствора под давлением в поры грунта, в результате чего он вступает во взаимодействие с минеральными частицами.

Применяя данный метод с целью укрепления и стабилизации грунтов важно учитывать уровень пористости основания и коэффициент фильтрации.

Классифицирование инъекционного метода укрепление грунтов

1. по виду инъектора:
   

• шнек – инъектор;
• однотампонный или многотампонный инъектор;
• инъектор забивной;
• инъектор с резцом;
• инъектор устанавливаемый в предварительно пробуренные скважины;

2. по разновидности используемого раствора:

• силикатизация, она бывает одно и двухрастворная, а так же газовая;
• цементация, т.е. усиление грунта происходит при помощи цементных растворов;

3. 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

Укрепление грунта методом инъектирования

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.

Усиление фундамента методом инъектирования

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.

Минусом методов силикатизации, как способа укрепления грунта, является ограничение по влажности грунта.

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

Преимущества стабилизации грунта методом инъектирования.

Останавливая свой выбор на услуге, предлагаемой нашей компанией, вы получаете следующие важные условия, повышающие эффективность сервиса:

• Высокая избирательная способность раствора, благодаря которой стабилизация грунта цементом или другими составами приводит его состояние к максимальной однородности.
• Повышение прочности грунтового основания, а также предотвращение его разрушения и деформации, что крайне необходимо для обеспечения надежности сооружений.
• Соблюдение экологических норм и требований, заключающееся в том, что инъекционная цементация или смолизация грунтов не нарушает экологическое равновесие почвы.

Заказать услугу по усилению грунтов методом инъектирования можно, обратившись в нашу компанию, любым удобным для вас способом: позвонив по указанному в верхней части сайта номеру телефона, отправив нам заявку на бесплатный расчет стоимости или письмо на e-mail. В зависимости от полученной от вас информации, мы сможем сформировать для вас индивидуальное коммерческое предложение, на основе которого вы сможете принять решение о сотрудничестве. Мы занимаемся укреплением грунтов уже много лет и знаем, как сделать эту работу качественно и по разумной цене. В работе применяются только современные материалы от проверенных производителей из Европы, а также собственные наработки.

Описание процесса укрепления грунтов.

В дополнение к таким важным достоинствам услуги, наши специалисты обеспечивают доступные расценки, оптимальные сроки проведения работ и безупречное качество, которым характеризуется цементация или силикатизация грунтов на каждом из следующих этапов:

Подготовительные мероприятия.

Бурение скважины, согласно предварительно разработанному проекту, основанному на результатах изысканий.

Установка инъекционной трубы.

Погружение в скважину инъекционной трубы, через которую осуществляется цементация грунтов. Здесь следует отметить, что эта труба, впоследствии останется в почве, выполняя функции дополнительного армирующего элемента.

Заполнение грунта.

Засыпка в скважину песка, используемого в качестве основания для цементации.

Очистка созданных полостей.

Нагнетание в скважину приготовленного цементного раствора, проводимое под давлением.

Часто встречающиеся причины разуплотнения грунтов

Потребность в укреплении грунтов с применением современной технологии инъектирования может возникать из-за следующих факторов:

1. Слабая плотность грунта под зданиями. Недостаток плотности почвы под несущими фундаментами капитальных построек может быть вызвано нарушениями технологий строительства, вследствие неоправданной экономии материалов или по причине банальной халатности застройщика. Недостаточное уплотнение в процессе строительства, как правило, вызывает сдвиги и разрушения фундаментного основания с понятными последствиями для самого здания.
2. Не учтенная глубина залегания грунтовых вод. Если перед началом формирования фундамента не производились геодезические исследования местной почвы, то конструкция может быть построена на участке с чрезмерно высоким уровнем грунтовых вод. Такое основание без принятых мер является непригодным для восприятия больших весовых нагрузок.
3. Не учтены сезонные изменения уровня грунтовых вод. Даже если исследования местного участка были произведены, из виду могут быть упущены возможные сезонные изменения полученных показателей. В результате весенних паводков и перенасыщения почвы талыми водами грунт под постройкой ослабляется и существенно теряет свою несущую способность.
4. Нарушения в работе коммуникаций. Прорывы водопроводных труб и канализации также могут негативно влиять на плотность и несущую способность грунтов, в результате чего требуется срочная цементация грунтов и основания здания. Аналогичные проблемы могут возникать в тех случаях, когда дренажная система или ливневая канализация не справляется со своими функциями.
5. Естественное смещение грунта. Возникает вследствие подмыва грунтовыми водами, сейсмической активности и других непредсказуемых факторов природного происхождения.

При возникновении любого из вышеописанных факторов наиболее практичным и современным методом решения проблемы является усиление грунтов в основании фундаментов методом цементации с применением инъектирования.

Что такое геополимерное инъектирование?

Геополимерное инъектирование – это процесс укрепления местного грунта путем непосредственного введения в почву составов на основе геополимеров. Эти материалы отличаются повышенной прочностью, устойчивостью к перепадам температур, гидрофобностью и высокой укрепляющей способностью.

За счет применения инъектирования материалами с геополимерной структурой слабые, нестабильные и разнородные грунты связываются, за счет чего и набирают требующуюся прочность. При всем при этом геополимеры являются инертными к микроорганизмам и органическим элементам, имеющимся в нормальном количестве в грунтах. В результате глубинное инъектирование не оказывает пагубного влияние на экологическую обстановку на обработанном участке.

Особенности технологии укрепления грунтов методом инъектирования

Процесс инъектирования грунтов с целью их укрепления и усиления отличается следующими особенностями и преимуществами:

• работы могут выполняться в любых стесненных условиях;
• инъектирование может проводиться локально;
• не требуются земляные и другие трудоемкие работы;
• процесс может быть выполнен без остановки эксплуатации здания;
• инъектирование грунта допускается осуществлять при отрицательных температурах, в дождь, снег, жару и при других неблагоприятных условиях;
• укрепление проходит быстро, без пыли и шума;
• высокое качество и долговечность созданного основания;
• высокая точность проведения работ;
• минимальный расход вводимых в грунт материалов;
• экологичность метода;
• отсутствие вибраций и загрязнений во время проведения инъектирования.

Инъекционное укрепление грунтов и фундаментов

Основная цель инъекционного усиления грунта – улучшение деформационных и прочностных характеристик, уменьшение водопроницаемости, заполнение существенных пустот (тампонаж карстовых пустот).

Этапы работ:

1. Разметка скважин на конструкции/в зоне производства работ;
2. Бурение отверстий;
3. Монтаж/устройство инъекторов (труб) в пробуренные скважины;
4. Нагнетание цементных/инъекционных составов;
5. Контроль дебета скважин;
6. Бурение контрольных отверстий;
7. Контрольное нагнетание;
8. Замер дебета контрольных скважин;
9. [При необходимости] Ликвидация отверстий.

Преимущества стабилизирования почв

Закрепление необходимо при проведении землеройных, строительных или дорожных работ.

Преимущества стабилизации:

• Использование пластов, которые без предварительной обработки не могли быть до этого задействованы.
• Нет необходимости заменять или удалять неподходящее пласты грунта.
• Сокращение общих расходов за счет смешивания материалов.
• Не нужно осуществлять вывоз старых грунтовых основ, завоз новых.
• Сокращение сроков возведения объектов, открытие автодорог и развязок.

Технологии усиления

Эффективные методы усиления грунтов подбираются с учетом поставленных задач и условий.

Используются следующие технологии:

• химическое закрепление – внесение химических компонентов для удаления влаги;
• механическая – монтаж свай и создание грунтовой подушки, трамбование;
• термическая – закрепление грунтовых основ обжигом;
• электрическая – осушение почв за счет передвижения жидкости к нужному полюсу;
• инъекция (цементизация, смолизация, силикатизация).

Для переувлажненного основания с невысокой несущей способностью добавляются вяжущие компоненты. Метод трамбовки стабилизирует склонные к движению, сыпучие грунты. Отсутствие подготовки приводит к усадке фундамента здания или обрушению объекта.

Один из популярных вариантов укрепления – инъектирование, которое позволяет формировать противофильтрационные завесы, производит цементацию для стабилизации основы, снижения водопроницаемости грунтов.

Материалы и виды работ

Для усиления грунтовых оснований применяют одно-/двухрастворные и одно-/двухкомпонентные составы. Специальное оборудование нагнетает под давлением реагенты в разноудалённые от поверхности почвы шары грунта. Наши сотрудники определят технологию, выберут приспособления.

Правильный метод зависит от особенностей укрепления, информации об обследовании оснований и пустот под ними (вокруг). При проведении экспертизы учитывается водопроницаемость, структура, плотность, пористость почвы. Обследование позволяет выбрать материалы, а на этапе проектирования подбирается оптимальный способ стабилизации.

Инъектирование решает следующие задачи:

• увеличение несущей способности объектов и опорных сооружений;
• укреплению создаваемых и существующих фундаментов;
• предупреждение движения грунта на активных участках;
• временное усиление слабых почв для выполнения землеройных работ.

Наша компания имеет необходимую спецтехнику и материалы, это позволяет нам оказывать услуги инъецирования любой сложности.

Другие методы закрепления грунтов смотрите в статье.

Отправить проект на расчет стоимости

Оставьте заявку и мы свяжемся с Вами в ближайшее времяПрикрепить файлыРассчитать стоимостьЯ согласен на обработку персональных данных

Основные способы инъектирования, характеристики составов

Способы укрепления грунтов классифицируют в зависимости от состава инъектируемого материала и технологии его ввода в грунт.

Цементирование (цементация)

Под землю вводится раствор КСГ ПРО Микроцем, связывающий слабую породу. Используют смеси цемента с глиной, песка, полимерных добавок, силикатов. Данный метод применяют для:

• укрепления сыпучих песчаных участков;
• осушения грунта, в результате чего понижается уровень его промерзания;
• устранения трещин в скальных породах;
• укрепления почв на участках, на которых, согласно действующему законодательству и нормативным документам в области экологии запрещено использование полимерных затвердителей.

Этот тип укрепления неэффективен для песчаников с мелкофракционными песками, для илистых, супесчаных, суглинистых и глинистых почв.

Силикатизация

В заранее пробуренную скважину загружается смесь силиката натрия и кислотного либо щелочного отвердителя. Растворы этого вида многофункциональны:

• одновременно укрепляют и повышают водостойкость подземных пластов;
• заполняют трещины в скальных породах;
• повышают водоотталкивающие свойства пластов после цементирования.

Смолязация

В грунт инъектируется смесь полимерных смол (полиуретановых, силикатных) и слабокислотных отвердителей. Эти составы используют для:

• укрепления несвязных песчаных грунтов;
• ликвидации вымывания пластов водою;
• стабилизации, герметизации подземных коммуникаций и сооружений.

По способу ввода инъекционной смеси различают следующие методы:

• Стандартное инъектирование. В укрепляемой области бурятся отверстия определенной глубины, около 2 см в диаметре, в них вводятся пакеры, через которые под давлением закачиваются укрепляющие составы (КСГ ПРО 24, КСГ ПРО 25).
• Замораживание. Используют при наличии плавунов в водонасыщенных грунтах. По периметру котлована вводятся замораживающие трубы-колонки и через них нагнетают охлаждающую жидкость с температурой от -20 °С.
• Струйная цементация. Раствор подается по трубке под высоким давлением, одновременно пробуривая скважину под инъекцию и смешивая раствор с грунтом.

Для каких грунтов подходит

Инъекционному вмешательству подвергаются грунты, признанные после проведения геологических исследований слабыми. К ним относят:

• Подвижные. Почвы, состоящие из песка либо супеси, которые не содержат в составе вяжущих глинистых пород.
• Водонасыщенные и заболоченные. Грунты, которые подвергаются постепенному размыванию водой.
• Грунты с водоносными пластами, которые подвержены размыванию твердых пород. Чаще всего с этим типом грунтов сталкиваются при строительстве подземных коммуникаций и сооружений.
• Скальные породы с неравномерной раздробленной структурой и невысокой прочностью.

Особенности выполнения работ

После окончания подготовительных процессов, подбора рабочего состава и оборудования, приступают непосредственно к выполнению инъектирования. Процесс состоит из следующих этапов:

1. Бурение скважин, точки ввода которых, глубина и остальные параметры рассчитаны и указаны в проекте.
2. В полученную скважину вводится манжетная колонна (труба с открытыми концами).
3. По колоне в скважину подается рабочая смесь. Она протекает в отверстия манжета и заполняет зазор, образовавшийся между стенками манжета и колонной.
4. По мере заполнения скважины, труба вытягивается из скважины постепенно, через определенные промежутки времени.
5. Работы прекращаются до полного застывания и достижения раствором прочности.

При проведении инъектирования в ранее построенных зданиях и сооружениях, не требуется применения крупногабаритной техники и оборудования. Процесс не требует полной либо частичной разборки здания. Эксплуатация укрепляемого объекта не прерывается, не требуется отселение жильцов либо приостановления рабочего процесса в промышленных, торговых, офисных строениях.

Оборудование для инъектирования

Техническая база для укрепления грунтов выбирается в зависимости от многих факторов:

• геологических и физико-химических особенностей укрепляемого участка;
• технологии инъектирования;
• состава и количества вводимой смеси;
• требуемого давления нагнетания.

Для проведения технологического процесса каждого вида работ подбирается определенный вид оборудования:

• Кондукторы. Используют для введения рабочего раствора в трещины скальных пород.
• Пакеры. Оборудование, герметизирующее скважины при нагнетании рабочей смеси, локализующее участок.
• Манжетные колонны. Наиболее часто используют для инъекции тонкодисперсионными цементными смесями. Труба из нержавеющей стали или пластика повышенной прочности, с отверстиями по всей длине, которые прикрыты манжетами из резины. Их применяют для укрепления несвязных грунтов.
• Буровой став. Применяется при укреплении несвязных грунтов.
• Инъекторы (забивные, тампоны). Используют для всех видов работ – цементации, силикатизации, полимеризации грунтов, содержащих крупные скальные обломки.
• Насос. Подача рабочей смеси производится насосом с регулярным приводом или регулятора, контролирующего давление и скорость ее подачи.