Технология струйной цементации или технология «jet-grouting» заключается в разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора, исходящего под высоким давлением из монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны. В результате в грунтовом массиве формируются сваи диаметром 0,6 — 1,0 м из нового материала — грунтобетона с достаточно высокими несущими и противофильтрационными характеристиками.
Устройство свай из грунтобетона выполняется в два этапа: производство прямого (бурение скважины) и обратного хода буровой колонны. В процессе обратного хода производят подъем колонны с одновременным ее вращением. При этом поднимают давление цементного раствора, который поступает в сопла монитора, создающие струю с высокой кинетической энергией.
Сваи, образуемые с использованием струйной технологии, могут быть круглого сечения, трехлопастные, четырехлопастные, винтообразные, а также секущиеся. Комбинирование трех- и четырехлопастных свай создает ячеистые структуры, которые могут быть использованы в качестве несущих конструкций благодаря вовлечению в работу грунта, находящегося в ячейках.
Технология струйной цементации может быть эффективно применена при решении следующих задач подземного строительства:
— сооружение одиночных свайных фундаментов;
— сооружение ленточных в плане конструкций типа «стена в грунте»;
— устройство анкерных креплений;
— укрепление грунта вокруг строящихся подземных сооружений;
— усиление оснований и фундаментов существующих зданий;
— проведение противооползневых мероприятий;
— создание противофильтрационных завес.
— цементационное упрочнение разрушенных скальных грунтов;
— уплотнение стыков между панелями траншейных «стен в грунте».
К основным преимуществам технологии относятся следующие: высокая производительность, простота, экономичность, возможность работы в стесненных условиях (вблизи существующих зданий, в подвалах), отсутствие негативных ударных воздействий.
Конструкция ограждения котлована может выполняться из одного ряда секущихся грунтоцементных свай (например, диаметром 800 мм с шагом 650 мм) или с расположением свай меньшего диаметра в два ряда в шахматном порядке. Для крепления такого ограждения также могут быть применены грунтоцементные сваи, наклоненные под углом 30 — 45° к вертикали. Сваи ограждения и крепления объединяются поверху монолитной железобетонной обвязочной балкой.
Для повышения устойчивости стен, выполненных методом струйной цементации, применяют их армирование стальными трубами диаметром 500 — 600 мм или прокатными балками (h = 50 — 60 мм), располагаемыми с шагом 1,5 — 2 м вдоль стены.
Оборудование для реализации струйной цементации включает: буровую установку, растворонасос с давлением нагнетания цементного раствора 400 — 700 атм, шланги высокого давления, монитор и керамические сопла.
Основные параметры струйной технологии с использованием импортного оборудования следующие:
— водоцементное отношение раствора — В/Ц = 1;
— плотность портландцемента М500 — 3 т/м3;
— диаметр сопел — 3,2 — 4,0 мм (количество сопел — 1 — 2 шт.);
— диаметр подающего шланга — 25,4 мм;
— рабочее давление подачи раствора — 410 — 440 бар.
Применение технологии «jet-grouting» на ряде объектов Москвы в сложных инженерно-геологических условиях показало эффективность и перспективность этой технологии как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий, выполняемых в условиях тесной городской застройки.