Строительство и ремонт фундаментов на нестабильных грунтах.

  В строительной практике, при проведении ремонтов, реконструкции и реставрации зданий и сооружений, а также при строительстве новых зданий на нестабильных грунтах, при высотном строительстве очень часто встречаются ситуации, когда общепринятые строительные технологические решения не могут обеспечить решение поставленных задач. В таких случаях зачастую единственно правильным решением будет применение инъекционных методов.
  
  Задачи, решаемые при применении инъекционных методов - разнообразны, в том числе: усиление фундаментов и оснований, противокапиллярная горизонтальная гидроизоляция, устройство противофильтрационных завес, восстановление сплошности и водонепроницаемости ограждающих конструкций.
  
  Усиление фундаментов и оснований методом инъекции применяется при выполнении работ по реконструкции и реставрации старых исторических зданий, при строительстве новых зданий на нестабильных грунтах.
  
  Усиление фундаментов
  Для предотвращения процессов разрушения аварийных зданий применяется инъекционная технология закрепления грунтового основания цементными растворами.
  Технология заключается в бурении через тело фундамента инъекционных скважин, через которые в грунтовый массив нагнетают цементный раствор.
  В процессе инъекционных работ скрепляющий состав под давлением заполняет поры и полости в грунтовом массиве, а также "залечивает" трещины в фундаменте.
  Кроме того, инъекционные трубы, заполненные цементом, в последующем выполняют функцию микросвай, передавая нагрузку на ниже расположенные плотные слои грунта.
  Таким образом, в результате инъекционных работ формируется новая система "фундамент + микросваи + укрепленный грунт" с высокими несущими характеристиками.
  Инъектирование растворов в скважину производится с помощью гидравлических и механических паккеров, позволяющих нагнетать расчетное количество скрепляющего материала в заданный интервал скважины.
  Практика показывает, что инъекционная технология закрепления грунтового основания часто является единственным способом выполнить ремонт аварийного здания без выселения жильцов или остановок технологического процесса.
  
  Технология Jet Grouting
  Суть технологии Jet grouting можно объяснить как размыв грунта высоконапорной струей с последующим его замещением растворами на основе цемента. Таким образом, неустойчивые обводненные дисперсные грунты переводятся в совершенно новое состояние и приобретают ряд новых, улучшенных свойств: устойчивость, прочность, водонепроницаемость.
  Технология JET GROUTING заключается в использовании кинетической энергии струи цементного раствора, направляемой на разрушение и перемешивание грунта в массиве без создания в нем избыточного давления. На первом этапе специально оборудованной под JET GROUTING буровой установкой бурится пилотная скважина диаметром 73-90 мм. Бурение производится до расчетной глубины, определяемой проектом, с предварительной промывкой водным или глинистым раствором под давлением, не превышающим 50 атм. Промывочная жидкость подается непосредственно на режущий инструмент (буровую шарошку). На следующем этапе насосом высокого давления подается водоцементный раствор под давлением 450-500 атм. Этим высоким давлением перекрывается канал подачи промывочной жидкости через долото и открываются 2 отверстия, в которых установлены сопла диаметром 0.8-3.0 мм. Медленно вращая (обороты 10-25 об./мин) и, медленно поднимая буровую колонну, происходит разрезание и перемешивание грунта высокой кинетической энергии струи, которая извергается из вышеуказанных сопел. Изготовленные по этой технологии сваи могут армироваться
  
  Различают 3 метода производства свай по технологии JET GROUTING:
  1. JET1 (одноструйная технология) В этой технологии используются 2 компонента: вода и цемент.
  Технология чрезвычайно проста и требует лишь специализированную технологическую линию с применением насоса высокого давления для перекачки цементного раствора. Диаметры свай, произведенные с помощью JET1, находятся в диапазоне от 0.5 до 0.8 м.
  2. JET2 (двухструйная технология) Для этой технологии необходим буровой инструмент, имеющий два независимых канала для подачи по одному из них водоцементного раствора, аналогично как в JET1, а по второму - воздушной струи под давлением 0.6-1.2 МПа. Происходит сложение двух кинетических энергий: водоцементного раствора и воздушной струи. При этом воздушная струя создает в грунте дополнительную кавитацию, что способствует лучшему перемешиванию раствора и разрушенного грунта. Диаметр свай в данном случае может достигать 0.8-1.5 м.
  3. JET3 (трехструйная технология) При JET3 необходимо иметь буровой инструмент с тремя независимыми каналами. В этом случае в грунт подается помимо вышеуказанных струй по JET2 дополнительно третья струя, состоящая из воды, под давлением 200-300 атм. Как и прежде, происходит сложение всех трех кинетических энергий. В этом случае мощность свай может достигать от 1.2-2.5 метра в диаметре.
  
  Система CSM (Cutter Soil Mixing)
  Одной из последних разработок фирмы Bauer, предназначенной для создания конструкций «стена в грунте» стала система CSM (Cutter Soil Mixing). Она объединила преимущества фрезерной технологии и системы глубинного перемешивания грунта. В основе метода лежит следующий принцип. Буровая установка имеет буровую колонку с головкой режуще-смешивающего действия. Когда колонка углубляется в почву в процессе бурения, грунт фрезеруется, но не выбрасывается наружу. Никакого извлечения грунта не происходит. По трубе установки поступает цементная суспензия. Колеса и дефлекторы, помещенные между зубами режуще-смешивающей головки, действуют как принудительный миксер.
  Непосредственно в точке бурения цементная суспензия смешивается с грунтом под влиянием вращающихся вокруг горизонтальной оси колес – таким образом, получается смесь, используемая в дальнейшем для формирования несущих и ограждающих стен. В самой нижней точке головки вмонтирован телескоп и по монитору можно следить за процессом в месте бурения.
  
  Все эти работы производятся, как правило, на дорогостоящем импортном оборудовании. Однако, в последнее время российскими предприятиями были созданы аналоги, сходные с импортными по техническим характеристикам, а по стоимости дешевле в разы.
  Так, для производства вышеназванных работ на заводе «Тамбовполимермаш» был создан насосный агрегат СНА-40, предназначенный для подачи под большим давлением технологических жидкостей и цементного раствора при бурении и цементации скважин.
  
  В состав агрегата входят, смонтированные на общей раме, насос поршневой цементировочный НПЦ 32, привод дизельный ПД-150-13, трансмиссия с пятискоростной коробкой передач, трубопровод обвязки насоса с технологической емкостью и напорный трубопровод с шарнирными коленами для обвязки агрегата с объектом.
  
  Широко применяемый на протяжении многих лет нефтяниками и газовиками при цементировании скважин высоконадежный насос НПЦ-32 способен создавать максимальное давление до 40 МПа и обеспечивать подачу технологических жидкостей до 23 л/с.
  Уникальная мобильная конструкция агрегата позволяет использовать его в качестве силового насоса для струйных насосов при очистке котлованов, в иньекционных технологиях закрепления грунтов, в технологиях Jet grouting и CSM (Cutter Soil Mixing).
  Агрегат СНА-40, изготовленный в октябре 2006 года по заданию московских строителей, успешно введен в эксплуатацию и применен для укрепления фундаментов.
  В настоящее время агрегат используется ООО НПФ «Фундаментстройпроект» (Москва) в инъекционных работах по укреплению грунтов при возведении противофильтрационных завес и укреплении грунтов под уже построенными зданиями. За время работы агрегат показал себя надежным и простым в эксплуатации, обеспечивающим все заявленные технические характеристики. При необходимости еще больших рабочих давлений цементного раствора установка может комплектоваться трехплунжерным насосом, обеспечивающим давление до 50 и даже до 70 МПа. Помимо этого, установка может монтироваться по желанию заказчика в зависимости от условий ее применения не только на раме (платформе), но и на прицепе, автомобильном шасси, в кунге. В настоящее время заводом ведутся работы по созданию на базе СНА-40 установки, позволяющей подавать бетон на верхние этажи строящихся зданий, т.е. аналог импортного бетононасоса.
  
  
  Технический директор
  Завода «Тамбовполимермаш» Лучихин П.В.
  (4752) 53-50-09
  (4952) 255-95-62
  
  Главный инженер
  ООО НПФ «Фундаментстройпроект» Калмыков В.А.
  Тел. (495) 411-90-91