Применение струйной цементации (технологии «jet-grouting») в подземном строительстве.

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.