Струйная цементация грунтов

Струйная цементация – это высокотехнологичный способ улучшения грунтов, основа которого состоит на одновременном размыве цемента и грунта, который вводится под самым высоким давлением (до 45 МПа) со скоростью 250–350 м/с. Благодаря этому уничтожается сама структура массива и создается объединенная масса грунта и основного компонента с заранее заданными свойствами. Закрепление грунта получается в процессе погружения в заранее пробуренную скважину струйного монитора с кабелями, через которые проходит вода и цементный раствор. Диаметр насадки составляет 2-2,5 мм. Окружающий скважину грунт разрушается струей воды и интенсивно перемешивается с цементным раствором. Постепенно извлекая монитор из скважины, создают области закрепления грунта.

Технология струйной цементации может позволить усилить прочностные и деформационные особенности грунтов внедрением в них стальных компонентов. При этом компонент и внедренные в него грунтобетонные сваи рассматриваются как один геотехнический массив.
Также как в тоннелестроении, особенность струйной цементации нашла большое применение в области промышленного и жилищного строительства, ремонта автомобильных дорог и в горном деле.

Виды струйной цементации
В зависимости от конкретных инженерно–геологических условий применяется однокомпонентная, двухкомпонентная или трехкомпонентная технология струйной цементации. Кроме этого есть, возможность частичной или полной промывки обрабатываемых элементов, их вынос и замещение цементным раствором.

Однокомпонентная струйная цементация представляет из себя размыв из перемешивания и закрепления грунта струей цементного раствора. При этом размер грунтоцементной колонны может составлять 0,6-0,8 м. параметры однокомпонентной струйной цементации:
давление подачи раствора – 36^16 МПа;
расход раствора 60–160 л/мин.;
скорость подъема монитора 30–55 см/мин.;
частота вращения монитора 15–35 об/мин.

Двухкомпонентная струйная цементация представляет из себя разрыв, перемешивание и закрепление элементов с помощью двух компонентов. Существует две системы – воздушная и водная. В воздушном способе струя цементной смеси внедряется внутрь струи очень сжатого воздуха и за счет этого энергия размыва существенно повышается. В водной системе проводится заранее размыв грунта при помощи отдельной струи воды. Чуть ниже кабеля для подачи воды находится кабель для подачи цементной смеси. При двухкомпонентной струйной цементации диаметр грунтоцементной колонны находится в пределах 0,8–1,8 м.
параметры двухкомпонентной струйной цементации (воздушная система):
давление подачи раствора 36^6 МПа;
давление подачи воздуха 0,6–1,6 МПа;
скорость подъема монитора 16– 26 см/мин.;
частота вращения монитора 10–20 об/мин.
параметры двухкомпонентной струйной цементации (водная система):
давление подачи раствора 7–9 МПа;
давление подачи воды 45– 65 МПа;
скорость подъема монитора 5–8 см/мин.;
частота вращения монитора 5–15 об/мин.

Трехкомпонентная струйная цементация представляет из себя разрыв, перемешивание и закрепление материала с помощью трех струй. Струя воды внедряется внутрь струи сжатого до предела воздуха и подается через верхнее сопло, что дает возможность не только повышать энергию размыва, но и применять эффект «эрлифта» для выноса на поверхность легких элементов размываемых компонентов. Струя цементной смеси подается через нижнее отверстие и служит для перемешивания размытых, как правило, сложных частиц грунтов. При трехкомпонентной струйной цементации возможно достижение диаметра колонны обработанного грунта в пределах 0,9–2,2 м.
параметры трехкомпонентной струйной цементации:
давление подачи раствора 6–9 МПа;
давление подачи воды 45–65 МПа;
давление подачи воздуха 0,8–1,8 МПа;
скорость подъема монитора 5–8 см/мин.;
частота вращения монитора 5—15 об/мин.

Перечень основных механизмов, используемых при струйной цементации.
Струйный скважинный кабель для размыва элемента, подачи твердеющей смеси в размытую полость и перемешивания разрыхленного грунта с твердеющим раствором.
Буровой станок для бурения рабочих мероприятий, вращения и подъема струйного модуля при закреплении элемента. При значительной высоте сооружаемых материалов стрела бурового станка наращивается до соответствующей предельной высоты.
Копровая навесная гидравлическая установка для подъема и вращения струйного монитора, а также для фиксации, при необходимости направления струйного размыва.
Самоходный кран для подъема монитора при сооружении плоских конструкций большой высоты.
Поршневые насосы для подачи размывающей жидкости и твердеющего цементного раствора.