Эта технология занимает лидирующие позиции среди современных способов усиления слабых грунтов и создания противофильтрационных завес в строительстве. Ее популярность обусловлена высокой эффективностью, надежностью и возможностью формирования грунтоцементных элементов с заданными характеристиками, что делает ее предпочтительным выбором для проектировщиков в различных инженерно-геологических условиях.
В отличие от традиционной инъекции, Jet Grouting обеспечивает активное перемешивание грунта с цементным раствором, а не просто его пропитку, что гарантирует более однородную и прочную структуру.
В данной статье мы подробно рассмотрим технологию струйной цементации, ее разновидности, области применения, технологический процесс и необходимое оборудование, опираясь на экспертные знания и актуальные сведения по теме.
Принцип действия и преимущества метода Jet Grouting
В основе метода лежит принцип эрозии грунта высокоэнергетической струей рабочего раствора, подаваемого под высоким давлением. Через специальное распределительное устройство, установленное на конце буровой штанги, раствор с огромной скоростью вырывается из форсунок, разрушая структуру грунта и перемешивая его с цементирующим составом. В процессе подъема буровой штанги формируется грунтоцементный столб заданного диаметра и прочности.
Ключевые преимущества струйной цементации:
- Высокая надежность и однородность грунтоцементного массива: Активное перемешивание грунта с раствором цемента обеспечивает гомогенную структуру и предсказуемые характеристики прочности.
- Контролируемые параметры грунтоцементных элементов можно регулировать, изменяя давление раствора, скорость перемещения буровой штанги, а также состав цементного раствора.
- Широкий спектр применения: Метод эффективен в различных типах грунтов, от песков до глин, и может использоваться для решения разнообразных задач геотехнического строительства.
- Минимизация осадок и деформаций: Усиление грунта методом Jet Grouting позволяет снизить или предотвратить осадки и деформации существующих зданий и сооружений, а также обеспечить устойчивость котлованов и траншей.
- Экологичность: Использование цементных растворов на основе природных материалов делает метод относительно экологически чистым, особенно в сравнении с использованием химических препаратов.
Разновидности метода Jet Grouting
На практике применяют 3 основных способа воспроизведения рассматриваемой технологии, отличающиеся способом эрозии грунта и, соответственно, диаметром и характеристиками формируемых грунтоцементных элементов.
Jet-1
Наиболее экономичный и распространенный метод. Эрозия грунта и его перемешивание с цементом происходит за счет струи раствора, подаваемого в рабочую область через монитор. Диаметр формируемых столбов варьируется от 600 до 800 мм, с учетом типа грунта и параметров инъекции. Jet-1 эффективно применяется в песчаных и супесчаных грунтах, но его эффективность снижается в глинистых – с низкой проницаемостью.
Jet-2
Для повышения эффективности эрозии, особенно в плотных и влагонепроницаемых породах, в методике этой категории используется комбинация струи цементного раствора и сжатого воздуха. Воздушная компонента увеличивает энергию воздействия на рабочую область и способствует более эффективному разрушению и перемешиванию.
Метод Jet-2 позволяет формировать столбы большего диаметра, от 1100 до 1500 мм, и более эффективен в водоупорных пластах и при усилении оснований крупных сооружений.
Jet-3
Наиболее технологически сложный и дорогостоящий метод, обеспечивающий максимальный диаметр грунтоцементных элементов – до 2500 мм. В Jet-3 эрозия грунта осуществляется струей воды, окруженной воздушной струей, а цементный раствор подается через отдельную форсунку и перемешивается с уже эродированным грунтом.
Главная особенность Jet-3 – возможность полной замены слабого или нарушенного грунта на цементный раствор. Разрушенные фракции выносятся на поверхность в процессе извлечения буровой штанги. Jet-3 применяется в случаях, когда требуется максимальное усиление слабых грунтов или создание крупногабаритных грунтоцементных элементов, но его применение должно быть экономически обосновано.
Основное оборудование для струйной цементации
Специализированная буровая установка предназначена для бурения лидерных скважин и перемещения буровой штанги с монитором. Важным требованием к оборудованию является наличие системы автоматизированного контроля скорости извлечения штанги, что обеспечивает точность формирования грунтоцементных элементов.
Смесительная (миксерная) станция предназначена для приготовления цементного раствора с заданными параметрами. Она включает емкости для хранения расходных материалов, миксер для перемешивания компонентов, насосы для подачи воды и цемента, а также систему управления процессом приготовления раствора.
Инъекционные насосы обеспечивают подачу цементного раствора под высоким давлением к монитору. Для Jet Grouting применяются высоконапорные плунжерные или винтовые насосы, способные создавать давление до 600 атм. и обеспечивать расход раствора до 800 литров в минуту.
Компрессорная станция необходима для подачи сжатого воздуха в технологиях Jet-2 и Jet-3. Она должна обеспечивать давление не менее 6 атм. и производительность 8-10 м³/час.
Заключение
Струйная цементация (Jet Grouting) – это высокоэффективная и технологичная методика усиления грунтов, обладающая широким спектром применения в геотехническом строительстве.
Благодаря своей надежности, контролируемости и универсальности, метод Jet Grouting является востребованным и перспективным решением для различных задач, связанных с укреплением грунтов, созданием противофильтрационных завес и обеспечением устойчивости строительных объектов. Правильный выбор технологии Jet Grouting, тщательное планирование и контроль качества работ являются ключевыми факторами успешного применения данного метода и достижения желаемых результатов.
