Цементация грунтов инъекцией в режиме гидроразрывов.
Усиление грунтов основания сооружений путем образования локально направленных гидроразрывов (вертикальных, горизонтальных, наклонных), заполняемых твердеющим раствором, согласно СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» Актуализированной редакции СНиП 3.02.01-87, следует применять в песчаных, суглинистых, глинистых, насыпных грунтах и лессах в целях уплотнения (армирования), оперативного компенсационного изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтов основания сооружений, а также для выправления крена зданий и сооружений на плитных фундаментах.
Работы по уплотнению (армированию) массивов грунта локально направленными гидроразрывами и по компенсационному нагнетанию в целях изменения НДС грунта следует выполнять с соблюдением правил, приведенных в 16.1.2, 16.1.4 СП 45.13330.2012.
Усиление грунтов и изменение НДС грунта по технологии гидроразрывов следует производить путем нагнетания укрепляющего раствора через скважины, оборудованные манжетными колоннами, и погружаемые инъекторы, позволяющими неоднократно в любой последовательности обрабатывать зоны (захватки).
Выбор способа нагнетания растворов по технологии гидроразрывов через скважины или инъекторы, порядок производства инъекционных работ, расход растворов, режим нагнетания (давление, расход во времени), требуемые физико-механические характеристики усиленных грунтов назначаются проектом в зависимости от расчетных габаритов закрепляемого массива, грунтовых и гидрогеологических условий, результатов опытных работ.
Нагнетание укрепляющего раствора в скважины (инъекторы), в целях равномерного распределения в границах усиления и изменения НДС грунтов локально направленных гидроразрывов, следует производить зонами (захватками), не превышающими 1 м. Допускается при соответствующем обосновании по результатам опытных работ на экспериментальном участке применять зоны (захватки), превышающие 1 м. Расстояния между скважинами (инъекторами) назначаются проектом и, как правило, не должны превышать 2,5 м для геомассива и 1 м для геотехнического барьера.
Для качественного уплотнения грунтов должна быть обеспечена при выполнении работ локализация нагнетаемых растворов в пределах усиливаемого массива. Для этого в проекте следует предусмотреть следующую последовательность работ:
- Создание защитной зоны против чрезмерного выхода растворов за контур укрепляемого массива путем предварительной цементации скважин (инъекторов), расположенных по внешнему контуру массива.
- Инъекцию растворов внутри контура, которая должна производиться способом последовательного сближения инъектируемых скважин, начиная с максимальных расстояний, при которых гидравлическая связь между ними при заданных проектом давлениях будет отсутствовать.
Нагнетание растворов при уплотнении грунтов следует производить под пригрузом, исключающим выходы растворов на поверхность, в качестве которого может быть само здание (сооружение) на плитном фундаменте либо расчетный слой грунта над закрепляемым массивом, а при его отсутствии - специально устроенное покрытие из бетона или другого материала по весу и прочностным свойствам, способное исключать прорывы растворов на поверхность.
Нагнетание растворов при уплотнении и изменении НДС грунтов в зоны (захватки) в скважинах (инъекторах) следует производить в проектном объеме. В случае отказа (при закачке не более 50%) производить в ту же зону повторную инъекцию нереализованного проектного объема. Допускается производить реализацию через вновь рядом пробуренную скважину (инъектор). За отказ в поглощении следует принимать условие, предусмотренное в 16.3.11 СП 45.13330.2012.
Проверка эффективности проектных параметров и технических условий на производство работ при уплотнении и изменении НДС грунтов осуществляется на опытно-производственном участке.
Оценка качества изменения физико-механических свойств уплотненных гидроразрывами грунтов и соответствие их проектным критериям должны выполняться после завершения инъекционных работ способами, назначаемыми проектом: штамповым испытанием, статическим или динамическим зондированием, геофизическими методами, исследованием физико-механических свойств грунтов в открытых шурфах. Количество контрольных скважин с отбором керна и точек зондирования должно составлять не менее 3% общего количества инъекционных скважин. При проведении работ по усилению грунтов оснований существующих и строящихся зданий рекомендуется осуществлять инструментальный мониторинг за осадками их фундаментов.
Выполнение работ при уплотнении и изменении НДС грунтов по гидроразрывной технологии должно сопровождаться входным контролем применяемых материалов, фиксацией исполнения проектных параметров и результатов контрольных работ в соответствующих журналах и другой исполнительной документации в установленном порядке.
Компенсационное изменение НДС грунтов основания осуществляется путем многоразовой инъекции твердеющего раствора через скважины (инъекторы) в грунт. Допускается в целях сокращения выхода раствора за контуры геотехнического барьера применение составов раствора с быстро нарастающей во времени вязкостью. Количество циклов инъекции, необходимое для полной или частичной компенсации перемещений и восстановления НДС грунта основания, корректируется по результатам проведения геотехнического мониторинга.
Компенсационное нагнетание укрепляющих растворов для сохранения или восстановления начального НДС грунтов основания существующих зданий и сооружений при ведении рядом в зоне влияния геотехнических работ (проходка тоннелей, устройство котлованов, строительство новых заглубленных сооружений) следует производить через скважины (инъекторы), расположенные между объектом геотехнических работ и существующими рядом объектами и создающие геотехнический барьер в виде вертикальных, горизонтальных или наклонных плоскостей гидроразрывов, заполненных твердеющим раствором.
Выбор положения геотехнического барьера в плане, направление и глубина инъекционных скважин (инъекторов), объемы нагнетаемых растворов в зоны через скважины (инъекторы), последовательность и режим инъекции устанавливаются проектом в зависимости от характера расчетных перемещений грунтового массива в процессе геотехнических работ, от гидрогеологических условий и конструктивных особенностей защищаемых объектов (зданий и сооружений) и вида геотехнических работ.
Основным параметром, определяющим качество выполнения компенсационного нагнетания, является недопущение или прекращение осадок и деформаций конструкций защищаемых объектов и грунтов основания.
Выполнение работ по компенсационному нагнетанию должно сопровождаться инструментальными наблюдениями за перемещениями ограждающих конструкций котлована, фундаментов существующих зданий и сооружений, массива грунта между ними. Выполнение работ по компенсационному нагнетанию должно фиксироваться в журналах: по бурению и оборудованию инъекционных скважин или погружению в грунт инъекторов; по инъекции растворов в грунт; по инструментальному мониторингу ограждающей конструкции и наблюдаемых зданий и сооружений, а также другой контрольной документации в установленном порядке.