|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 16 воспользоваться данными табл. 2.6). Ориентировочные значе-[!ия прочности закрепляемых песков приведены в табл. 2.7. Таблица 2.7. Прочность закрепленных песчаных грунтов (через 15 дней)
Другой фактор, определяющий прочность закрепляемого грунта. - плотность исходного раствора силиката натрия. Са.чая высокая прочность достигается при использова1П1и растворов с плотностью 1,-10+1,45 г/см. Использование растворов с более высокой плотностью из-за их более высокой вязкости приводит к их неравномерному проникновению в грунт и, как следствие, к меньщей прочности закрепления. Использование растворов с меньшей плотностью также приводит к снижению прочности. Пределы концентрации жидкого стекла для различных типов песчаных грунтов приводятся в табл. 2.8. Таблица 2.8. Пределы концентрации жидкого стекла для различных типов песчаных грунтов
Аналогичным образом на прочность .закрепляемого грунта влияет модуль раствора силиката натрия. Повышение прочности с ростом модуля продолжается до величин 2,75+3,1, зате.м, при повышении модуля, из-за увеличения вязкости раствора прочность снижается. Важное практическое значение имеет устойчивость химического закрепления в агрессивных средах. При двухраствор- ной силикатизации песок устойчив в во.здушно-влажной, водной и солевых средах, где он сохраняет свою первоначальную прочность. Устойчивость силнкатизированного песка резко снижается в концентрированных растворах щелочей и кислот вследствие растворения и выл*ывания в щелочной среде цементирующего геля кремниевой кислоты, который в аморфной форме переходит в водорастворимую форму, и растворения гидрата окиси кальция, являющегося вторым вяжущим компонентом наряду с гелем кремниевой кислоты, в кислой среде. Срок возможной сохранности силнкатизированного песка в условиях высокой концентрации кислых и щелочных вод составляет 5+10 лет. Способ двухрастворной силикатизации применяется в тех случаях, когда требуется прочное закрепление песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут. Способоднорастворный силикатизации применяется в тех случаях, когда необходимо устройство водонепроницаемой завесы небольшой прочности в песках с коэффициентом фильтрации менее 2 м/сут. Существует несколько рецептур одно растворного способа силикатизации, ос(юванных на создании гелеобразую-[цих растворов с ма-пой вязкостью, которая должна сохраняться в течение всего времени нагнетания раствора в грунт. Продолжительность ца1Т1етания зависит от проницаемости грунта в зоне распространения раствора, поэтому растворы должны обладать регулируемым временем гелеобразования. За время гелеобразо-вания принимается период между моментом окончания введения отвердите.тя в основной раствор и моментом перехода смеси из жидкого состояния в желеобразное. Кроме этого закрепляющие растворы должны придавать грунту связность и некоторую прочность. Этим требованиям удовлетворяют силиказоли - однород-Е|ые растворы, которые получают в результате смешения раствора си-тиката натрия (основного раствора) и коагулянта (раство-ра-отвердителя). На время гелеобразования влияют концентрация растворов силиката натрия и отвердителя, их температура и количество отвердителя. Силиказоли, инъецированные в грунт, заполняют его поры и через заданное время образуют гель кремниевой кислоты, цементирующей грунт. Грунт, закрепленный такими растворами, практически водонепроницаем, достаточно прочен и долговечен в агрессивных средах. в настоящее время наиболее часто используются три рецептуры однорастворной силикатизации, применяемые для закрепления мелких песков с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 2,0 м/сут. Силикатно-кремнефтористотдородная рецептура. В качестве отвердителя силикатного раствора в этой рецептуре используется кремнефтористоводородная кислота. Специфической особенностью .зтой кислоты является ее способность растворять металлы, особенно чугун, поэтому при ее использовании рекомендуется использовать емкости из нержавеющей стали или емкости со специальным покрытием. Основными преимуществами этой рецептуры являются; большой выход геля кремниевой кислоты, что способствует полимеризации силикатных растворов и упрочняет гель, а также то, что количество кремнефтористоводородноЙ кислоты в 8+10 раз меньше количества раствора силиката натрия, что дает су7це-ственную экономическую выгоду. Данная рецептура предтщзначена для прочного закрепления грунтов и позволяет закреплять грунты с широким диапазоном прочности: от 0,15 до 4,0 МПа. Для прочного закрепления используются растворы повы-гиенной плотности: 1,3 г/см лля силиката натрия и 1,13 - для кислоты. В течение первых 24 часов прочность грунта достигает 1,5 МПа, а через 28 суток - 4,0 МПа. Использование рецептуры с растворами пониженной плотности (1,04 г/сы для силиката натрия и 1,037 для кислоты) дает прочность порядка 0,25 МПа и позволяет уплотнять грунты. Как и при всех остальных способах химического закрепления, на прочность грунта влияют его гранулометрический состав и коэффициент фильтрации. Ллюмосшшкатная рецептура бы.яа разработана в 1961-1965 гг и базируется на коагуляции раствора силиката натрия раствором алюмината натрия. Эта рецептура используется для инъецирования песков с малой проницаемостью вследствие малой вязкости алюмосиликатного золя, близкого к вязкости воды, что позволяет придать грунту монолитность и водонепроницаемость. Прочность песков, закрепленных этим методом, не превышает 0,15-ь0,2 МПа. Глиносилшатиые рецептуры: 1. Глииоалюмосиликатная рецептура, разработанная на основе алюмосиликатного раствора с введением в него глинистого раствора, полученного из бентонитовой или местной глины. По своей природе глиноалюмосиликатный золь представляет собой коллоидный раствор - вязко-пластичную систему, для придания движения которой необходимо приложить некоторую силу. Причина подобного поведения этих растворов заключается в том, что содержап£иеся в них дисперсные частицы образуют структуру, обладающую механической прочностью. 2. Глиносиликатная рецептура с малыми добавками силиката натрия основана на введении небольшого количества силиката натрия в глинистый раствор. При исиолызовании :этой рецептуры к раствору бентонитовой глины добавляется 0,5+1 % массы сухой глины силиката натрия. Эта добавка в начальный момент времени играет роль пластификатора, увеличивая величину рас-плыва раствора, а через 1 сутки после введения раствора в грунт обеспечивает образование геля, способно]-о тампонировать 1рунт и придавать ему водонепроницаемость. Использование глиноси-лнкатной рецептуры позволяет снизить коэффициент фильтрации грунта более чем в 500 раз, причем с течением времени коэффициент фильтрации остается постоянным, и грунт не подвергается суффозионным процессам. Гл иное или катные растворы характеризуются следующими свойствами: 1) высокой дисперсностью и малой вязкостью, обеспечивающими их проникание в песчаные грунты; 2) замедленным гелеобразованием, обеспечивающим нагнетание заданного объема раствора; 3) стабильностью, т.е. отсутствием расслаивания. Грунты, закрепленные глиносиликатными растворами, обладают небольшой прочностью порядка 0,15+0.2 МПа, способной противостоять разрушающему действию грунтовых вод, и снижают коэффициент фильтрации грунта до 1 м/сут. Пески, закрепленные алгомосиликатными и глиносиликатными растворами, устойчивы в агрессивных средах. В частности, в кислых средах прочность закрепленного грунта не изменяется, а в щелочных средах она понижается только при рН > 10, т.е, в условиях, которые в городском подземном строительстве практически не встречаются. 1азовая силикатизация. Сущность способа заключается в последовательном нагнетании в грунт через инъекторы или специ- 1*7 ально оборудованные скважины раствора силиката натрия н упн^-кислого саза, в результате чего грунт приобретает прочность и водоустойчивость. Способ применяется для закрепления водонасыщенных песков и супесей с коэффициентом фильтрации от ОД до 20 м/сут. При этом происходит увеличение объема закрепленного массива но сравнению с однорастворной силикатизацией на 25-75 %. На закрепление 1 м- расходуются 4 кг углекислого газа. Эффективность закрепления грунта повышается в результате его активации путем предва]жтельной обработки углекислым газом. Активация грунта вызывает подкислепие грунтовой воды с замещением воздуха и норовой воды на углекислый газ с образованием трехфазной системы. Окончательное отверждение раствора силиката натрия происходит при вторичном нагнетании углекислого газа, что приводит к образованию более прочного геля кремниевой кислоты и более прочному закреплению. Еще одним фактором, улучшающим качество закрепления, является самовакуумирование 1рун-,та, возникающее при взаимодействии предварительно закаченного газа с силикатом натрия. Вытеснение части раствора к периферии с одновременным его отверждением увеличивает радиус закрепления. При применении этого способа прочность закрепленного грунта составляет от 1,4 до 4 МПа. Однорастворная смолизация. Сущность способа заключается во введении в грунт высокомолекулярных органических соединений типа карбамидных, фенолформальдегидных и других синтетических смол в смеси с отвердителями. Через определенный промежуток времени в результате химической реакции смолы с отвердителем начинается процесс полимеризации смолы, протекающий в три этапа: 1. раствор теряет первоначальную вязкость - густеет; 2. раствор переходит в желатинообразное состояние; 3. раствор превращается в твердое вещество. Обра:овавшееся в порах грунта твердое вещество придает грунту высокую прочность и водонепроницаемость. Смолы, используемые для химического закрепления грунтов в строительстве, обладают следующими основными свойствами: 1. высокая адгезионная способность (достаточно высокое сцепление с грунтом в присутствии воды); 2. высокая когезионная способность (высокая степень внутреннего молеку-тярного сцепления); .3. способность достаточно быстро полимеризоваться при нор-ма.тьной и пониженной температуре и повышенной влажности; 1. устойчивость к 80,здействию микроорганизмов. В настоящее время для закрепления грунтов наиболее часто используются растворы карбамидной смолы, придающие грунту высокую прочность, зависящую от концентрации смолы, времени гелеобразования, гранулометрического состава грунта и его коэффициента фильтрации. Наличие в песках глинистых частиц ii карбонатов снижает качество закрепления, так как некоторая доля этих частиц поглощает соляную кислоту из гелеобразующе-го раствора, в результате чего происходит повышение рН раствора и увеличивается вре.чя гелеобразования. Поэтому при наличии в песчаном грунте карбонатов и глинистых частиц производится его предварительная обработка раствором соляной или щавелевой кислот. Основной недостаток этого способа - выделение в окружающую среду в процессе твердения смолы свободного (()ормальдегида, в определенных концентрациях являющегося токсичным. Предел прочности на сжатие песчаного грунта, закрепленного этим способом, и.зменяется от 1,0 до 5,0 МПа. Прочность закрепления, в основном, зависит от плотности раствора смолы и гранулометрического состава грунта. Наибольшую прочность получают при использовании смолы с плотностью 1,17 г/см и соляной кислоты с плотностью 1,023 г/см-*. В этом случае грунт, кроме высокой прочности, приобретает весьма малый коэффициент фильтрации - порядка 3-10 см/с. Агрессивными но отношению к грунту, закрепленному смо-лизацней, являются кислые растворы с рН < 3 и щелочные растворы с рН > 13. Учитывая, что рН грунтовых вод в природных условиях изменяется в пределах 6+8, обычно принимается, что грунт, закрепленный смолизацией, считается устойчивым к агрессивным средам. Уплотнение грунтов методом холодной битумизации. Сущность способа заключается в том, что в грунт через инъекторы нагнетается битумная эмульсия, представляющая собой чрез- вычайно мелкую дисперсию битума с ра:5мером частиц 1+3 мкм в воде. Затем эмульсия под влиянием коагулирующих частиц, вводимых в грунт до, во время или после инъекции битумной эмульсии, распадается. Отдельные частицы битума коагулируют (соединяются вместе) и заполняют норы грунта плотной массой, придавая ему связность, водонепроницаемость и некоторую дополнительную прочность. Главным условием применения этого способа является дисперсность эмульсии, так как нагнетание в грунт растворов с суспензированными в них веществами, таких, как битумные эмульсии или цементные растворы, возможно лищь при условии, что между размерами пор грунта и частиц дисперсной среды существует определенное соотнощение. Для битумных эмульсий это соотнощение составляет: для мелкозернистых песков 1+3 мкм; для крупных песков с размером частиц около 1 мм - от 1 до 30 мкм. Помимо дисперсности на проникновение и распространение битумной эмульсии в грунте влияют: ее концентрация, вязкость и степень влажности грунта. Так, например, для сухих и мало-влажных мелкозернистых песков рабочая концентрация эмульсии должна составлять 25+35 %; для круннозерпистых песков - около 45+50 %. Пределом применимости способа считается коэффициент фильтрации грунта от 10 до 100 м/сут. Перед инъекцией в ipynT битумная :эмульсия стабилизируется путем введения в нее поверхностно-активных (мыла, белковых веществ) или неорганических (коллоидных глин, гидроокисей металлов) веществ для того, чтобы она не распадалась при разбавлении водой, соприкосновении с грунтом и грунтовыми водами. Конечной целью инъецирования является закупоривание пор грунта битумом, выделенным из эмульсии, и придание грунту водонепроницаемости. Нагнетаемая в водонасыщенный грунт эмульсия отжимает воду и .заполняет собой все поры. Под воздействием коагулирующих веществ эмульсия распадается. Отдельные частицы битума, лищеипые защитных оболочек эмульгатора-стабилизатора, соединяются вместе группами в виде гроздевидных тел, забивающих водопроводящие каналы грунта прерывистой цепочкой. В дальнейшем группы частиц теряют свою форму, образуя одно целое, и заполняют отрезок канала в грунте, одновременно адсорбируясь частицами грунта. Свободная часть 1санала между отдельными сгустками коагулированного битума заполнена освободившейся от эмульсии водой и продуктами реакции коагулянта с эмульгатором. После уплотнения грунта битумной эмульсией его коэффициент фильтрации снижается до 10+15 раз, грунт приобретает связность, но вследствие пластичности битума не окаменевает. Закрепление глинистых грунтов Закрепление и уплотнение глинистых грунтов производится г использованием постоянного электрического тока одним из трех способов: электроосмотическое обезвоживание (осушение), :-)лектрохимическое закрепление и электросиликатизация. Первый способ позволяет разрабатывать насухо котлованы в глинистых грунтах путем применения постоянного электрического тока и иглофильтрового водопонижения с изменением свойств грунта только на период разработки котлована. Второй способ основывается на химических процессах, протекающих в грунте при длительном воздействии постоянного электрического тока, например, замене в поглощающем комплексе фунта кальция и натрия на водород и алюминий, в результате чего грунт приобретает необратимую механическую прочность. Третий способ использует явление электроосмоса с одновременным введением в грунт под давлением растворов силиката натрия и хлористого кальция или одного гелеобразующего раствора на основе силиката натрия. В этом случае закрепленный глинистый грунт приобретает прочность и водоустойчивость. Ниже рассматриваются физико-химические процессы, лежащие в основе каждого из этих способов. Электроосмотическое обезвоживание базируется иа физико-химических процессах, протекающих в фунте при прохождении через него электрического тока, в результате чего фунт осушается и несколько уплотняется. Основное уравнение электроосмоса записывается в виде: а = 0Л-1 (2-27) где Q - объем воды, которая находится в фунте и может быть удалена из него электроосмосом; ~ объем воды, которая может быть выделена из грунта за время, равное ; Г- время, мин; к - коэффициент электроосмоса - постоянная величина, зависящая от электрического потенциала глинистых частиц и плотности тока, ш^/с-В. (2.28) где - электрический потенциал, мВ; р - удельное электрическое сопротивление фунтового раствора, Омм; D - диэлектрическая постоянная воды, принимаемая равной 81; Г} - вязкость воды, [1ринимаемая равной 0,01 Па-с. Сопоставление значений коэффициентов фильтрации и -элек-фоосмоса приводится в табл. 2.9. Таблица 2.9. Сопоставление коэффициентов фильтрации и электроосмоса для глинистых и илистых фунтов
при выполнении работ по .элсктроосмотическому водопони-жению чере; грунт между иглофи.чьтрами н трубами-электродами, установленными по периметру котлована, пропускается постоянный электрический ток. Иглофильтры соединяются с отри-цательны.ч, а трубы - с положительным полюсами источника постоянного тока, В такой схеме размещения электродов по периметру котлована создается электрическая завеса, препятствующая поступлению воды на осушаемый участок. Под воздействием постоянного электрического тока часть связанной воды на осушаемом участке переходит в свободное состояние, перемещается от анодов (положительных .электродов) к катодам (отрицательным электродам) и откачивается через иглофильтры. Для снижения уровня грунтовых вод на 4 м необходимо в массиве грунта, оконтуренного электродами, создать плотность сока в 1 А/м^. Способ электрического осушения фунтов может быть приме-ггсн в глинистых грунтах с коэффициенто.м фи.тьтрации менее 0,01 м/сут, при этом коэффициент (1)ильтрации суглинистых грунтов увеличивается в 10-20 раз, а глинистых и илистых грунтов - до 100 раз. Способ применяется как временное мероприятие для снижения влажности глинистого грунта на период проведения строи-гельных работ. Снятие электрического тока приводит к постепенному восстановлению естественной влажности фунта. Электрохимическое закрепление. Существуют три основ-иь1Х способа электрохимического закрепления грунтов. Первый сяособ заключается в том, что в качестве электродов применяются :*лектрические стержни, вызывающие в грунте реакцию обмена, ири которой происходит замещение натрия и кальция, содержащихся в глинистом грунте, алюминием и водородом. В результате физико-химических процессов вскоре после включения :)лектрического тока начинается существенное уплотнение фунта у анода и некоторое разжижение - у катода. В дальнейшем начинается уплотнение грунта и у катода. Таки-м образом происходит уплотнение -рунта у обоих электродов. Если электрический ток пропускать достаточно длительное время, то будет уп-.ютнена вся масса грунта между электродами. Напряжение, необходимое для получения нужной плотности гока, зависит от электрического сопротив;гения фунта и рассто-иния между электродами. Средняя величина напряжения обычно принимается по следующему соотношению: на 1 м расстояния между электродами требуются 100-200 В. Глубина закрепления (щределяется глубиной забивки электродов и мощностью электрической установки. Второй способ нодра,зумевает введение в грунт ра;зличных химических реагентов. Так как под воздействием постоянного элект-[жческого тока вода движется от анода к катоду, то при введсшии в анодную зону химических растворов происходит выпадение це- меитирующего вещества в порах грунта. В результате закрепление происходит быстрее, а грунт приобретает структурную прочность. Третий способ заключается во введении в анодную зону раствора хлористого кальция, приводящего к коррозии электродов и ускорению цропикновения в грунт железа и алюминия. Качество закрепления водонасыщенных суглинков и глин существенно зависит от концентрации водородных ионов рН. С повыщени-ем кислотности у положительного электрода вследствие образования растворимых продуктов коррозии увеличивается скорость коррозии металла (железа или алюминия). Одновременно с этим повышение концентрации ионов водорода в анодной зоне задерживает образование гидроокиси железа и способствует продвижению двухвалентного железа по грунту в направлении катода. В случае использования алюминиевых электродов закрепление грунта происходит в аподной и катодной зонах, железных - в анодной. Электросиликатизация основана на сочетании закрепления грунтов методами силикатизации и электрической обработки. Сущность способа заключается в том, что через (югруженные в грунт перфорированные трубы, одновременно выполняющие роль электродов, нагнетаются закрепляющие силикатные растворы и п^юиускается постоянный электрический ток. Суммарное воздействие силикатного раствора и постоянного электрического тока на грунт способствует ускорению продвижения раствора, вызывает обезвоживание и а1регацию рунта и образование в нем геля кремниевой кислоты. В результате грунт приобретает водоустойчивость и прочность порядка 0,5+0,8 МПа. Способ, в основном, применяется для упрочнения переувлажненных песков и супесей. При воздействии на грунт силиката натрия и электрического тока в нем происходят следующие физико-химические процессы; 1. электроосмос, способствующий перемещению раствора в грунте; 2. электролиз и изменение реакции среды, способствующие образованию в грунте гидроокиси кальция и алюминия, ускорению образования геля (коагуляции силикатного раствора), структурообразованию (агрегации частиц) и кристаллизации химических соединений. В результате грунт приобретает необратимую прочность и водоустойчивость. Электросиликатизация, так же как и обычная силикатизация, подразделяется на одно- и двухрастворную. В первом случае в пнъекторы вводят раствор, представляющий собой смесь силиката натрия, серной кислоты и алюмо-сериокислого натрия, а во втором случае два раствора - силиката натрия и хлористого кальция. Соотнощение между компонентами смеси подбирают в .!ависимости от времени гелеобразования. При проведении электросиликатизации наибольшее упрочнение грунта получают в анодной и средней зонах: при однорастворной силикатизации до 0,5+0,6 МПа, при двухрастворной -0,7+0,8 МПа. В катодной зоне из-за обра,зования щелочной среды прочность ниже примерно в 1,5 раза. Для качественного выполнения работ необходимо соблюдение нижеследующих условий: 1. Давление, под которым подается раствор, не должно превышать 0,5 МПа. 2. Ток должен быть включен одновременно с началом подачи растворов и отключен через некоторое время (определяемое специальным расчетом) после прекращения инъецирования. 3. Из катодной зоны периодически должна проводиться откачка воды, снижающая щелочность в этой зоне и ускоряющая процесс закрепления. Электрохимическое закрепление и электросиликатизация 1тридак>т грунту небольшую прочность порядка 0,1+0,2 МПа, позволяющую предотвратить пучение или укрепить грунт при его резком увлажнении. 2.3.3. Произволство тампонажных работ Как было показано выше, закрепление грунта инъекцией заключается в нагнетании одного или двух растворов в грунт через систему инъекторов или специально пробуренные скважины. Тампонажный раствор, распространяясь в грунте, заполняет поры и, соприкасаясь с поверхностью частиц, вступает с ними в химическую реакцию. При этом каждая из частиц грунта покрывается слоем цементирующего вещества, в результате чего близлежащие частицы скрепляются друг с другом, образуя жесткий скелет*, способный выдержать значительно большую нагрузку, чем незакрепленный грунт. При этом необходимо учитывать: с увеличением вязкости инъецируемых растворов и давления, под которым нроизводится нагнетание, на распространение растворов в грунте все большее влияние оказывает проницаемость песчаных грунтов. Растворы стремятся найти разрыхленную зону, устремляются в нее и, и!-рая роль к.тина, раскалывают грунт. При этом растворы способны продвигаться по со.здаваемым им ходам на достаточно большие расстояния. Явления разрыва сплошности грунта жидкими растворами и проникновения их по трешниам и ходам проявляются тем резче, чем меньше крупность частиц и влажность грунта; при нагнетании растворов в неоднородные грунты происходит их неравномерное проникновение в различные по водопроницаемости слои. Степень неравномерности проникновения жидкости в различные слои зависит от их коэффициентов фильтрации; характер распространения нагнетаемых в грунт растворов определяет форму и стсен^нь однородности массива, получаемого в результате закрепления. Форма закрепления грунта зависит от инженерно-геологического строения основания. В однородных грунтах фигуры, получаемые при нагнетании тампонажных растворов через перфорированный инъектор, имеют форму эллипсоида врап[ения. Это объясняется тем, что нагнетаемый раствор распространяется от перфорированной части инъектора не только в ратиальном направлении, но и вертикально - вверх и вниз от ее верхнего и нижнего концов. Радиус закрепления г определяется коэффициентом фильтрации фунта, вязкостью раствора, давлением и продолжительностью нагнетания. Для предварительных расчетов можно воспользоваться выражением: г-0,25, (2.29) где кф - коэффициент фильтрации грунта, В среднем, на основании практических данных, можно сделать вывод, что в песчаных грунтах величина г не превышает 0,&+0,75 м. Таким образом, шаг инъекционных скважин обыкновенно принимается равным 1 м. Для создания противофи-тьтрациоиных завес радиус раснро-с гранения инъецируемого раствора вычисляется но формуле; Г;, = 1лЛ а,е (2.30) ?ш ~ расход раствора, подаваемого в скважину, М'уч; t - время нагнетания, ч; - коэффициент неравномерности распространения трещин и пор в горной породе; е - коэффициент пористости. Объем раствора для закрепления однородного песка двухрастворной силикатизацией может быть рассчитан по формуле, аналогичной формуле (2.23); N=aVn (2.31) где N - необходимый объем раствора, м^; V- объем закрепляемого грунта, м^; п - пористость грунта; а - коэффициент заполнения пор. Для предварительных расчетов а может быть цриня-10 равным 5. В неоднородном и крупном песке необходимый объем раствора снижается до 60 % рассчитанного объема. При сплошном закреплении грунтового массива инъекторы пли инъекционные скважины располагают рядами в шахматном порядке (рис. 2.18}. Для создания монолитного массива закрепленного грунта растворы нагнетают по заходкам. При этом растворы нагнетают сначала в первый ряд инъекторов, затем во второй и т.д, В рядах )астворы нагнетают через один инъектор. Инъецирование через последующие инъекторы ведется только после того, как раствор в предыдущие инъекторы закачан в полном объеме. При этом [роект производства работ должен быть ])азраб1)тан таким обра-:юм, чтобы ранее закрепленные заходки не затрудняли погружение инъекторов для более поздних инъекций. Расстояние (м) между рядами инъекторов определяется по ()ормуле; ;=1,5г, (2.32) л расстояние между инъекторами в ряду принимается как /.=1,5г, (2.33)  Рис. 2.18. Схема инъекпионноп) закрепления грунтов: а - для одиночной яаходки; 6 - для сплошного массива: 1 - расчетный массив закрепленного грунта от одной заходки; 2 - действительный массив ;икрепленного фунта от одной заходки д,1я однородной среды; 3 - инъекторы; 4 - перфорированная часть иньекторз; 5 - сплошной массив закрепленного фунга где г - расчетный радиус :}акрепления от единичной инъекции, м. Радиус закрепления при силикатизации и смолизации грунтов на;шачается в зависимости от вида и водопроницаемости грунтов в соответствии с табл. 2.10. Сплошное закрепление грунтов одним инъектором по глубине выполняется инъекцией закрепляющих реагентов последовательными заходками, величина которых определяется, как l,=l + 0,5r, (2-34) 1-де / - длина перфорированной (рабочей) части инъектора, которая для грунтов однородного сложения принимается равной I м, для грунтов неоднородного сложения - 0,5 м, для однород-1п.1Х просадочных суглинков может быть увеличена до 3 м. Таблица 2.10. Радиусы закрепления при силикатизации и смолизации грунтов
На основании геометрических параметров закрепления, определенных по вышеприведенным формулам, и заданной проектом конструктивной схемы ;)акрепления, форм и размеров закрепляемого грунтового массива производится пространственное размещение инъекторов в плане и заходок по глубине. Объем закрепленного грунта (м^) от единичной инъекции на одну заходку определяется но формуле: д,=пгЧ,. (2.35) Общий объем закрепленного грунта в общем случае находится произведением объема от единичной заходки qp на количество заходок в массиве. Нагнетание растворов в однородные но водопроницаемости грунты производится снизу вверх или сверху вниз. В неоднородных но водопроницаемости грунтах в первую очередь закрепляют слои грунта с большей водопроницаемостью. Расположение инъекторов и конфигурации массивов при инъекционном закреплении грунтов в основании зданий и сооружений для защиты от осадок фундаментов, расположенных вблизи строящихся подземных объектов, приводятся на рис. 2.19.    
 Рис. 2.19. Примеры использования инъекционных методов при строительстве городских подземных сооружений и закреплении грунтов основания зданий При двухрастворной силикатизации раствор хлористого каль-1!пя необходимо нагнетать как можно скорее после раствора сили-i.ara натрия. Допустимые временные перерывы составляют: при скорости грунтовых вод О м/сут - 24 ч; 0,5 м/сут - 6 ч; 1,5 м/сут - }- ч; 3 м/сут - 1 ч. Инъецирование производится через два насо-i;i - каждый раствор своим насосом. Не допускается смешение растворов в баках и шлангах. Использовать оборудование, которым инъецировался один раствор, для нагнетания второго можно только после его тщательной промывки горячей водой. При газовой силикатизации перерыв между нагнетанием раствора и газа не должен превышать 0,5+1 ч, а газа и раствора - 11,5 ч. Возможно одновременное нагнетание газа и раствора сразу н нескольких заходках при условии, что расстояние между инъекторами должно быть не меньше 6г. Для установления радиуса и предельного нагнетания в конкретных инженерно-геологических условиях проводят пробные .1акачки в грунт. Само нагнетание ведется при давлениях, мень-И1ИХ предельного, во избежание ра:зрывов закрепляемого грунта ii прорывов растворов на поверхность или за пределы закрепляемого массива. Давление нагнетания не должно превышать; при двухрастворной силикатизации - 1,5 МПа, при однорастворной силикатизации и смолизации песчаных грунтов - 1,0 МПа, иро-садочных грунтов - 0,5 МПа. Если при нагнетании гелеобразующий раствор прорывается на поверхность, то это обычно бывает связано с превышением предельного давления или попаданием раствора в разрыхленную зону или пустоту. В этом случае нагнетание необходимо прекратить и ;1атампонировать обнаруженные разрыхленные зоны, пустоты и прорывы цементными или цементно-глинистыми растворами. Давление нагнетания необходимо снижать медленно во избежание забивки инъектора грунтом. Прорыв гелеобразующего раствора на поверхность можно предотвратить, если выполнить пригрузку закрепляемой области. При усилении фундаментов существующих зданий роль пригрузки играет само сооружение и залегающие над закрепляемой областью грунты. В остальных случаях с этой целью могут быть использованы специально уложенные бетонные плиты, подбираемые таким образом, чтобы их вес и прочностные свойства препятствовали прорыву растворов на поверхность. Нагнетание растворов через каждую скважину производится до условного отказа, за который принимается: а) поглощение скважиной расчетного количества раствора при давлении нагнетания, не превышающем проектного; б) снижение расхода раствора, нагнетаемого через скважину, до 5+10 л/мин с одновременным повышением давления нагнетания вьиде проектного. При выполнении тампонажных работ необходимо учитывать н ижеследую1цее. 1. Закрепление грунтов всеми способами, кроме термического, выполняется только при положительной температуре грунта. Термическое закрепление всех видов грунтов, кроме много-летнемерзлых, возможно и при отрицательных температурах грунта. 2. При закреплении грунтов в условиях плотной городской застройки нельзя допускать засорения отвердевшими реагентами и повреждения расположенных поблизости инженерных коммуникаций (коллекторов, кабельных и телефонных каналов, дренажей и нр.). 3. Все работы по инъекционному закреплению грунтов должны быть закончены до устройства дренажа. 4. Все инъекционные скважины после их использования но назначению обязательно должны быть ликвидированы путем их заполнения цементным раствором. Производство тампонажных работ всеми способами включает в себя следующие последовательно выполняемые операции: 1) подготовительные и вспомогательные работы, включая приготовление тампонажных растворов; 2) погружение в грунт инъекторов путем их забивки или установки в предварительно пробуренные скважины, а также оборудование инъекционных скважин; 3) нагаетание тампонажного раствора в грунт; 4) извлечение инъекторов и ликвидация инъекционньгк скважин; 5) контроль качества закрепления. Для выполнения комплекса тампонажных работ используют следующее оборудование: погружаемые в грунт или забуриваемые инъекторы, оборудование для приготовления и нагнетания раствора, разводящую сеть, контрольно-измерительную и запорную аппаратуру, вспомогательное оборудование. Для приготовления тампонажного раствора устраивают ра-створосмесительные узлы. Комплекс оборудования для ведения цементационных работ показан на рис. 2.20. Глиноцементные растворы готовят непосредственно перед нагнетанием (рис. 2.21). Исходный глинистый раствор из бунке-  Ша \ /ш 77 /7Л  Рис. 2.20. Комплекс оборудования для цементационных работ: У - само-.чодная буроиая установка; 2 - универсальная цементационная головка; 3 - цементационный агрегат; 4 - емкость для раствора; 5 - смесительная машина  Рис. 2.21. Комплекс оборудования для нзпгетания глин о цементных растворов: 1 - бункер-накопитель; 2 - насос; 3 - смесительная машина; 4 - емкость для жидкого стекла; 5 - насос; 6 - емкость для глиноцемен-тного раствора; 7 - цементационный агрегат 1 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 16 |