Сроки схватывания начало конец. 150 мин 200 мин. 60 мин 80 мин. Прочность на сжатие 1 сут.

ООО «Веста Инж»
Россия, 113114, г. Москва, Шлюзовая наб., д. 6 стр. 4, тел./факс. (495) 268-21-01, 959-75-00













Методические рекомендации

по применению особо тонкодисперсного минерального вяжущего (ОТДВ) «Микродур» для инъекционного закрепления грунтов в строительстве








к.т.н. Алексеев С.В.

инж. Никитин А.И.










г. Москва 2007 г.

Содержание

Введение

1. Проектирование инъекционного закрепления грунтов с применением ОТДВ «Микродур»

Общие положения
Свойства и области применения ОТДВ «Микродур»
Основные марки ОТДВ «Микродур», их свойства, характеристики.
Области применения марок ОТДВ «Микродур».
Поставка, хранение и контроль качества ОТДВ «Микродур»
Инъекционная суспензия ОТДВ «Микродур», особенности приготовления, характеристики, контроль качества.
Определение параметров проектного решения
Конструктивные схемы применения инъекционного закрепления грунта в строительстве
Оценка проницаемости грунтов суспензией ОТДВ Микродур
Подбор рецептуры инъекционной суспензии
Конструкции инъекторов и технология их установки
Расчетный объем инъекционной суспензии
Последовательность и параметры инъекции
Контроль качества инъекционного закрепления грунта
2. Производство инъекционных работ по закреплению грунтов с применением ОТДВ «Микродур

2.1 Общие положения
2.2 Оборудование и оснастка
2.2.1 Смесительное оборудование
2.2.2 Насосное оборудование
2.2.3 Контрольно-измерительное оборудование
2.2.4 Инъекторы и обтюраторы
2.3 Технологические приемы ведения инъекционных работ с применением ОТДВ «Микродур» при закреплении грунтов
2.4 Техника безопасности при инъекционных работах с применением ОТДВ «Микродур»
2.5 Контроль качества при производстве инъекционных работ с применением ОТДВ «Микродур»
2.6 Хранение ОТДВ «Микродур»

3. Аспекты технико-экономической эффективности применения ОТДВ «Микродур»
для закрепления грунтов
3.1 Общие положения
3.2 Указания по расчету затрат проектных решений с применением ОТДВ «Микродур».
3.3 Указания по расчету продолжительности работ.
3.4 Сравнительная оценка эффективности проектных решений.









Введение


Представленные методические рекомендации являются вспомогательным материалом при проектировании, выполнении и испытании результатов инъекционных работ в грунтах с применением особо тонкодисперсного вяжущего (ОТДВ) «Микродур» с целью их упрочнения и/или снижения фильтрации воды.
Настоящие методические рекомендации ориентированы на разъяснение специфических особенностей применения ОТДВ Микродур при проведении инъекционных работ.
Целью применения ОТДВ Микродур является закрепление и уплотнение грунтовых массивов путем пропитки их поровой структуры водной суспензией с последующим затвердеванием массива. ОТДВ Микродур является альтернативой органическим инъекционным составам. Как минеральное вяжущее, ОТДВ Микродур отличается прочностью, долговечностью и безопасностью для окружающей среды.


Проектирование инъекционного закрепления грунтов с применением ОТДВ «Микродур»

Общие положения

Инъекционное закрепление грунтов и материалов является наиболее эффективным технологическим методом усиления оснований и фундаментов зданий и сооружений.
Эффективность инъекционных технологий проистекает из низких затрат и высоких темпов производства работ, что определяется:
использованием малогабаритного и легко транспортируемого оборудования
незначительным объемом буровых работ
возможностью работ для труднодоступных участков
возможностью ведения работ в стесненных условиях
высокой производительностью труда

Проблемы инъекционного закрепления всегда состояли в гарантированном обеспечении долговечности и прочности закрепляемых массивов грунта или конструкций, в возможности создавать массивы со значительными габаритами, а также в экологической и санитарной безопасности применяемых инъекционных составов.
Применение ОТДВ Микродур позволяет сочетать эффективность инъекционных технологий и устранение указанных проблем, так как, являясь минеральным вяжущим с долгим сроком сохранения инъекционных свойств, обеспечивает высокую прочность и долговечность закрепления, позволяет создавать массивы с большими габаритами и является экологически и санитарно безопасным материалом.
Ограничением для применения ОТДВ Микродур является проницаемость грунта для инъекционной суспензии.
ОТДВ Микродур позволяет применять инъекцию не только как способ укрепления грунта и повышения его несущей способности, но и как способ превращения грунта в конструктивные элементы сооружений, что обеспечивает, например, повышение несущей способности фундаментов здания и его элементов посредством увеличения его размеров по ширине и глубине залегания. Инъекционные грунтобетонные массивы грунта могут выполнять также следующие функции: опорные фундаментные подушки для свай, ограждения котлованов, «стены в грунте», противофильтрационные экраны и т.д.
В предлагаемых методических рекомендациях рассматривается специфика решения проектных задач по устройству и усилению оснований и фундаментов зданий и сооружений инъекционным методом с применением ОТДВ Микродур.





Свойства и области применения ОТДВ «Микродур»

Основные марки ОТДВ «Микродур», их свойства и характеристики

Особо тонкодисперсное вяжущее «Микродур» – это минеральное гидравлическое вяжущее с особо тонким, постоянным и плавно изменяющимся гранулометрическим, а также определенным и стабильным химико-минералогическим составом для инъекционного закрепления проницаемых грунтов, бетонных и каменных конструкций. ОТДВ Микродур, в основном, состоит из обычного цементного сырья, как, например, портландцементный клинкер, доменный шлак, регуляторы твердения и минеральные добавки. Таким образом, ОТДВ Микродур является минеральным продуктом, который при различных водоцементных отношениях, как обычные цементы, твердеет при реакции с водой.
По гранулометрическому составу ОТДВ Микродур подразделяется на 3 основные марки, по которым определенный максимальный размер частиц не должен превышать весовой процент d95:
X – d95 < 6
·м
U – d95 < 9,5
·м
F – d95 < 16
·м

Разнообразие марок ОТДВ Микродур по минеральному составу позволяет обеспечить укрепление грунтов и конструкций с учетом различных требований: прочность и противофильтрационные свойства укрепляемых массивов, стойкость к различным агрессивным воздействиям, твердение в условиях отрицательной температуры при наличии жидкой воды, сроки схватывания, скорость набора прочности и т. д.
Ассортимент поставляемых марок ОТДВ Микродур по гранулометрическому и минеральному составу представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Весовой процент d95
Марки ОТДВ Микродур

d95 < 6
·м
R-X
P-X
R-X/E plus
-
R-X Finosol

d95 < 9,5
·м
R-U
P-U
R-U/E plus
R-U rock
R-U Finosol

d95 < 16
·м
R-F
P-F
R-F/E plus
-
R-F Finosol


Основополагающими свойствами ОТДВ Микродур являются:
- особо тонкодисперсный, стабильный и плавный гранулометрический состав, контролируемый по весовому проценту d95 и d50;
- подобранный минеральный состав, обеспечивающий замедленный рост размеров частиц вяжущего (не более 5%) и сохранение начальных реологических свойств инъекционной суспензии на временном отрезке не менее 60 мин после затворения водой.

Качественные характеристики различных марок ОТДВ Микродур представлены в таблице 2.

Следует заметить, что приведенные характеристики являются качественными показателями, определяемыми по перечням, принятым в стандартах для гидравлических вяжущих (в данном случае нормы ФРГ для качественных свойств цементов DIN EN 196). Указанные свойства различных марок ОТДВ Микродур предназначены для проверки качества материала и не являются свойствами рабочих рецептур.

Таблица 2.
Показатель
Паспортные характеристики ОТДВ Микродур по различным маркам (DIN EN 196)


R-X
R-U
R-F

Плотность
(2,9 г/см3
(2,9 г/см3
(2,9 г/см3

Удельная поверхность
(22000 см2/г
(16000 см2/г
(12000 см2/г

Водовяжущее отношение
(0,50
(0,50
(0,50

Сроки схватывания
начало
конец

(150 мин
(200 мин

(160 мин
(230 мин

(175 мин
(240 мин

Прочность на сжатие
1 сут.
2 сут.
7 сут
28 сут.

25 МПа
45 МПа
60 МПа
70 МПа

10 МПа
35 МПа
60 МПа
70 МПа

5 МПа
15 МПа
45 МПа
65 МПа

Гранулометрический состав
< 2
·м
< 4
·м
< 6
·м
< 8
·м
< 9,5
·м
< 16
·м
d50


(45%
(80%
(97%



< 2,5
·м


(25%
(55%
-
(90%
(95%

< 3,5
·м


(15%
(45%
-
(75%
(80%
(95%
<5,0
·м


Таблица 2. (продолжение)
Показатель
Паспортные характеристики ОТДВ Микродур по различным маркам (DIN EN 196)


P-X
P-U
P-F
R-U rock

Плотность
(3,1 г/см3
(3,1 г/см3
(3,1 г/см3
(3,0 г/см3

Удельная поверхность
(22000 см2/г
(16000 см2/г
(12000 см2/г
(16000 см2/г

Водовяжущее отношение
(0,50
(0,50
(0,50
(0,50

Сроки схватывания
начало
конец

(90 мин
(140 мин

(100 мин
(150 мин

(115 мин
(155 мин

(60 мин
(80 мин

Прочность на сжатие
1 сут.
2 сут.
7 сут
28 сут.

55 МПа
65 МПа
70 МПа
75 МПа

50 МПа
60 МПа
65 МПа
70 МПа

35 МПа
55 МПа
65 МПа
70 МПа



Гранулометрический состав
< 2
·м
< 4
·м
< 6
·м
< 8
·м
< 9,5
·м
< 16
·м
d50


(45%
(80%
(97%



(25%
(55%
-
(90%
(95%

< 3,0
·м


(15%
(45%
-
(75%
(80%
(95%
< 4,5
·м


(25%
(55%
-
(90%
(95%

< 3,5
·м


Таблица 2. (продолжение)
Показатель
Паспортные характеристики ОТДВ Микродур по различным маркам (DIN EN 196)


R-X/E plus
R-U/ E plus
R-F/ E plus

Плотность
(2,9 г/см3
(2,9 г/см3
(2,9 г/см3

Удельная поверхность
(22000 см2/г
(16000 см2/г
(12000 см2/г

Водопотребность
(0,50
(0,50
(0,50

Сроки схватывания
начало
конец

(140 мин
(210 мин

(160 мин
(230 мин

(175 мин
(240 мин

Прочность на сжатие
1 сут.
2 сут.
7 сут
28 сут.

20 МПа
40 МПа
55 МПа
60 МПа

10 МПа
30 МПа
45 МПа
55 МПа

5 МПа
15 МПа
40 МПа
50 МПа

Гранулометрический состав
< 2
·м
< 4
·м
< 6
·м
< 8
·м
< 9,5
·м
< 16
·м

d50


(45%
(80%
(97%




< 2,5
·м


(25%
(55%
-
(90%
(95%


< 3,5
·м


(15%
(45%
-
(75%
(80%
(95%

<5,0
·м


Таблица 2. (продолжение)
Показатель
Паспортные характеристики ОТДВ Микродур по различным маркам (DIN EN 196)


R-X Finosol
R-U Finosol
R-F Finosol

Плотность
(3,0 г/см3
(3,0 г/см3
(3,0 г/см3

Удельная поверхность
(22000 см2/г
(16000 см2/г
(12000 см2/г

Водопотребность
(0,50
(0,50
(0,50

Сроки схватывания
начало
конец

(140 мин
(210 мин

(160 мин
(230 мин

(175 мин
(240 мин

Прочность на сжатие




Не нормируется
Не нормируется
Не нормируется

Гранулометрический состав
< 2
·м
< 4
·м
< 6
·м
< 8
·м
< 9,5
·м
< 16
·м

d50


(45%
(80%
(97%




< 2,5
·м


(25%
(55%
-
(90%
(95%


< 3,5
·м


(15%
(45%
-
(75%
(80%
(95%

<5,0
·м

Области применения марок ОТДВ Микродур

Марки ОТДВ Микродур отличаются своими характеристиками и предназначены для решения различных задач, а также для различных условий их решения. Правильный выбор марки ОТДВ Микродур зависит от правильной оценки проектной задачи и исходных данных проектирования. В общем виде назначение марок по минералогическим различиям представлено ниже:

«R» - Микродур с большим содержанием доменных шлаков наряду с портландцементным клинкером. Обладает повышенной стойкостью к сульфатной коррозии. Применяется для закрепляющей инъекции грунтов, а также конструкций фундаментов, гидротехнических и подземных сооружений.

«P» - Микродур на портландцементной основе. Обладает более коротким сроком схватывания. Применяется для восстановления железобетонных, бетонных и каменных конструкций, находящихся в сухих условиях. Выпускается с гранулометрическим составом марок «U» и «F».

«R/E plus» - Микродур на шлаковой основе. Обладает повышенным сроком стабильности размеров частиц при затворении водой и повышенным сроком схватывания. Допускает затворение водой с температурой до 30єС (марка «R» не допускает затворение водой с температурой выше 20єС). Сульфатостойкий. Применяется для тех же задач, что и Микродур «R». Рекомендуется для работы в холодное время года и для грунтов с пониженной проницаемостью.

«R rock» - Микродур с более быстрым сроком схватывания (до 60 мин) и быстрым набором прочности (до 40 кПа через 5 часов после затворения водой). Сульфатостойкий. Применяется для тех же задач, что и Микродур «R». Рекомендуется для закрепления водонасыщенных грунтов с высоким коэффициентом фильтрации, а также для устранения фильтрации воды через бетонные и каменные конструкции. В настоящий момент выпускается только с гранулометрическим составом марки «U».

«R-Finosol» - Микродур с повышенной водоудерживающей способностью. Сульфатостойкий. Применяется для придания грунтам высоких противофильтрационных свойств с одновременным их закреплением. Предназначен для устройства инъекционных противофильтрационных завес (в основном горизонтальных), а также для противофильтрационных инъекций за обделку подземных сооружений.

Применение марок ОТДВ Микродур с различиями по дисперсности гранулометрического состава обуславливается проницаемостью инъецируемых грунтов или материалов. Выбор марки ОТДВ Микродур по дисперсности определяется для грунтов оценкой гранулометрического состава грунта, а для бетонных и каменных конструкций – характером повреждений конструкций. Подробные методические указания приводятся в разделах 1.4.2 и 1.5.2.

Поставка, хранение и контроль качества ОТДВ «Микродур»

Поставка ОТДВ Микродур осуществляется в многослойных бумажных мешках по 25 кг. Мешки укладываются на паллеты по 40 шт. Паллеты упаковываются в полиэтиленовую пленку.
Масса нетто ОТДВ Микродур на одной паллете 1 т.
Масса паллеты: 33 кг.

Маркировка мешков:
Цвет мешков: белый
Надпись на лицевой стороне мешков:
Dyckerhoff Mikrodur,
фирменный знак Dyckerhoff красного цвета,
схематическое изображение процесса инъекции.
На боковой части мешков: артикул (4 цифры), № партии (4 цифры), марка ОТДВ Микродур.

Хранение ОТДВ Микродур осуществляется в сухом проветриваемом помещении или под навесом. Хранение ОТДВ Микродур осуществляется на паллетах в мешках с ненарушенной бумажной и полиэтиленовой упаковкой
Качество ОТДВ Микродур гарантируется производителем в течение 6 месяцев с момента поставки при соблюдении условий хранения.

Проверка качества ОТДВ Микродур заключается в определении его фактического гранулометрического состава на лазерном гранулометре и сравнение полученных результатов с паспортными характеристиками соответствующей марки ОТДВ Микродур (таблица 2). Для одного определения гранулометрического состава на лазерном гранулометре требуется 10 г сухого материала.
Проверку качества ОТДВ Микродур рекомендуется осуществлять после длительного (более 6 месяцев) срока хранения или при хранении в ненадлежащих условиях.


Инъекционная суспензия ОТДВ «Микродур», особенности приготовления, характеристики, контроль качества.


Применение ОТДВ Микродур для инъекционного закрепления грунтов и конструкций осуществляется в виде водной суспензии.

Компонентами суспензии являются:
- Вода техническая водопроводная (Т не более 20єС, для марок R/E plus не более 30єС),
- ОТДВ Микродур.

Дополнительными компонентами суспензии по необходимости являются:

- пластификатор (рекомендуется при наличии сложных инъекционных условий, или при В/В суспензии менее 4,0 в количестве 1 – 3 % от массы ОТДВ Микродур);
- противоморозные добавки;
- ускорители схватывания;
- ускорители твердения.

Суспензия ОТДВ Микродур должна обладать такой же дисперсностью, как и сухой материал. Для этого необходимо приготовлять суспензию в скоростном смесителе со скоростью вращения вала активатора не менее 2800 об/мин в течение не менее 3 минут.
Марки и конструктивные особенности смесителя представлены в разделе 2.2.1


Последовательность подачи компонентов и приготовления суспензии ОТДВ Микродур

Залив воды в полном объеме
Подача пластификатора и добавок (если требуется)
Замес до полного растворения пластификатора и добавок.
Подача ОТДВ Микродур в полном объеме
Замес суспензии на скорости более 2800 об/мин в течение 3 минут.

Время пригодности суспензии для производства инъекции (время «жизни» суспензии) определяется как 60% времени от срока приготовления до срока начала схватывания суспензии применяемой марки ОТДВ Микродур (см. таблицу 2).

Для поддержания однородности приготовленная суспензия должна постоянно активироваться на скорости 100-200 об/мин или барбатироваться воздухом.

Основными характеристиками суспензии ОТДВ Микродур являются:
- вязкость
- седиментация

Качество суспензии является нормальным, если вязкость суспензии приготовленной без добавления пластификатора не превышает показателей, представленных в таблице 3.
Вязкость определяется временем истечения 1 л суспензии из воронки Марша.

Таблица 3. Нормативное время истечения суспензии из воронки Марша для различных
марок ОТДВ Микродур при различных показателях водовяжущего отношения В/В.

Марка ОТДВ Микродур
Время истекания суспензии при В/В (сек/дм3)

В/В
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0

R-X
36
29
28
28
28
-

R-U
37
29
28

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Качество суспензии ОТДВ Микродур, приготовленной без добавления пластификатора также является нормальным, если седиментация суспензии с В/Ц = 2,0 не превышает 10% в течение 60 мин после ее замеса.
Проверка качества суспензии является проверкой соблюдения технологии приготовления суспензии.

Добавление пластификаторов обеспечивает заметный эффект при использовании суспензий ОТДВ Микродур с В/В = 4,0 и менее.

Таблица 4. Снижение вязкости суспензии ОТДВ Микродур при добавлении пластификаторов:
Количество пластификатора от массы вяжущего
Снижение вязкости (уменьшение времени истекания) суспензии при различных В/В


1,0
2,0
3,0

1%
3%
2%
0,5%

2%
6%
4%
1%

3%
10%
7%
2%


Пластификатор добавляется в суспензию при В/В < 4,0 и/или при пониженной проницаемости грунтов (глинистые пески, пылеватые пески, трещиноватые скальные грунты).

Определение параметров проектного решения

Конструктивные схемы применения инъекционного закрепления грунта в строительстве

Закрепление грунтов методом инъекции суспензии ОТДВ Микродур имеет существенные особенности, по сравнению со смолизацией и силикатизацией грунтов:

- Инъекция производится при низком давлении в режиме пропитки грунта с сохранением его природной структуры. Разрывы грунта и уход суспензии в полости разрывов не допускаются. Таким образом, инъекция осуществляется по расчетному объему закрепляемого массива, который, соответственно, определяет расчетный объем суспензии. Учитывая продолжительное время годности суспензии для инъекции (от 60 до 120 мин), габариты закрепляемого массива могут достигать значительных величин. На практике диаметр массива принимается от 0,7 до 1,5 м.
- Прочность закрепления грунтовых массивов соответствует прочности марочных бетонов и может достигать(по прочности на сжатие) 30 МПа. Массив грунта, закрепленный суспензией ОТДВ Микродур, определяется как грунтобетон.
- Долговечность грунтобетонных массивов, закрепленных инъекцией суспензии ОТДВ Микродур, соответствует долговечности сульфатостойких бетонов.
- Адгезия грунтобетонного массива к подземным бетонным и каменным конструкциям зданий и сооружений, является равнопрочной с грунтобетонным массивом и равна сопротивлению массива на растяжение.
- Закрепление грунта инъекцией суспензии ОТДВ Микродур снижает фильтрацию воды в 500 – 1000 раз.

Учитывая изложенные особенности, есть все основания определять грунтобетонный массив, выполненный инъекцией суспензии ОТДВ Микродур не как грунт с улучшенными характеристиками, а как подземную конструкцию с характеристиками, соответствующими характеристикам бетонных и каменных подземных конструкций зданий и сооружений.
Из представленных положений следуют определенные конструктивные и технологические возможности применения инъекционного метода закрепления грунта, отраженные в виде схем в таблице 5.

Предлагаемые конструктивные схемы отражают современный опыт применения ОТДВ Микродур в строительстве и не являются исчерпывающими.

Оценка проницаемости грунтов суспензией ОТДВ Микродур

В качестве инъекционного вяжущего ОТДВ Микродур применим для определенных видов проницаемых грунтов. Данное ограничение необходимо иметь в виду при разработке проектных решений, предполагающих инъекционное закрепление грунтов.
Главным показателем грунта, определяющим его пригодность для инъекции ОТДВ Микродур, является его гранулометрический состав.
Пригодность грунта к инъекционному закреплению суспензией ОТДВ Микродур и выбор марки дисперсности ОТДВ Микродур определяется критерием проницаемости Кп:

Кп = D15 / d85, (1)
где: D15 – диаметр частиц грунта с весовым процентом 15 (
·м);
d85 – диаметр частиц ОТДВ Микродур с весовым процентом 85 (
·м).

Значение Кп ограничивается интервалом: 11 < Кп < 24.

Таблица 5. Технологические и конструктивные схемы применения ОТДВ Микродур13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
При значении соотношения D15 / d85 < 11 – проницаемость грунта недостаточна для данной марки дисперсности ОТДВ Микродур.
При значении соотношения D15 / d85 > 24 – проницаемость грунта слишком велика для данной марки дисперсности ОТДВ Микродур и использование этой марки не рекомендуется, так как:
- данное решение не экономично
- растекание суспензии в грунте под воздействием гравитации или фильтрации грунтовой воды приведет к искажению конфигурации массива.

В таблице 6 приведены значения диаметров частиц ОТДВ Микродур различных марок дисперсности с весовым процентом 85:

Таблица 6.

Марка ОТДВ Микродур по дисперсности
d85,
·м

X
4,5

U
7,0

F
11,0


Например, для грунта с D15 = 68
·м, принимаем Микродур марки «X» с d85 = 4,5
·м. Соотношение D15 / d85 = 15,1. Микродур марки «X» подходит по критерию проницаемости.
Микродур марки «U» с d85 = 7,0
·м для данного грунта не проходит по критерию, так как соотношение D15 / d85 равно 9,7 < 11 , т. е. проницаемость грунта для марки «U» недостаточна.

Исходя из приведенного критерия проницаемости, можно определить границы эффективного применения ОТДВ Микродур по показателю гранулометрического состава грунта D15:
50
·м < D15 < 264
·м.

По классификации грунтов границы эффективного применения ОТДВ Микродур примерно соответствуют следующему диапазону: пески пылеватые – пески крупные.
По коэффициенту фильтрации Кф - диапазону 1< Кф < 30 м/сут.
При грубой оценке пригодности той или иной марки ОТДВ Микродур можно пользоваться следующим правилом:
- марка «X» соответствует пылеватым пескам или 1 < Кф < 5 м/сут
- марка «U» соответствует мелким пескам или 5 < Кф < 10 м/сут
- марка «F» соответствует средним и крупным пескам или 10 < Кф < 30 м/сут

При наличии в песках глинистых частиц, которые могут смещать показатель D15 к пограничным для той или иной марки ОТДВ Микродур значениям критерия проницаемости, в проекте следует предусматривать предварительную инъекцию грунта водой. Данное мероприятие, способствуя выносу мельчайших частиц из пор грунта, повышает показатель D15 и, соответственно, проницаемость грунта принятой маркой ОТДВ Микродур. Инъекция грунта водой осуществляется в объеме не менее объема порового пространства расчетного объема закрепляемого грунта.

Для оценки проницаемости грунтов суспензией ОТДВ Микродур применяются также лабораторные и натурные испытания.

Лабораторные испытания по проверке грунта на проницаемость осуществляются на установке, представленной на схеме 1:

Образец натурного грунта в высушенном состоянии или его модель помещается в инъекционную колонку D = 50 мм, H = 500 мм и уплотняется в сухом виде постукиванием по колонке. Образец инъецируется водой до полного насыщения. Колонка имеет торцевые сетчатые фильтры и фильтрующие бумажные уплотнительные прокладки.
Замес инъекционной водной суспензии ОТДВ Микродур соответствующей марки и рецептуры осуществляется в скоростном смесителе при n = 3000 об/мин в течение 3 мин. Объем замеса равен 3,5 л.
Суспензия наливается в емкость 1 с магнитным активатором. Активатор постоянно поддерживает однородность суспензии.
Насос осуществляет подачу суспензии в колонку с расходом 120 мл/мин.
По манометру контролируется давление, которое не должно превышать 5 бар.
Фиксируется момент входа суспензии в колонку и ее выхода из колонки. Данный объем фиксируется на первых (исходных) весах.
При выходе суспензии из колонки фиксируется ноль на вторых (принимающих) весах.
Инъекция продолжается до прокачки тройного объема порового пространства грунта в колонке, зафиксированного на первых весах. При этом давление не должно превышать 5 бар. Если давление достигает 5 бар до момента прохождения суспензии в объеме равном тройному объему порового пространства грунта, то данный грунт для используемой суспензии считается непроницаемым или труднопроницаемым.
Плотность суспензии в исходной и принимающей емкости измеряется. Изменение плотности указывает на изменение В/В суспензии в образце грунта по сравнению с исходной.
Для проверки прочности и других свойств закрепленного грунта используют колонку диаметром 100 мм. После инъекции колонка снимается и помещается в водную среду. Время твердения образца 28 дней.
Затвердевший грунтобетонный массив извлекается из колонки и нарезается на цилиндры высотой 100 мм, что соответствует стандартным образцам для испытаний.
Схема 1.








1 – Емкости для суспензии ОТДВ Микродур
2 – Весы
3 – Инъекционный насос
4 – Колонка с образцом грунта с сетчатым и бумажным фильтрами
5 - Манометр
6 – Магнитный активатор суспензии
7 – Датчик отключения насоса при достижении давления 5 бар.

Натурное испытание предполагает проведения инъекции на опытном участке объекта строительства или в условиях близких к условиям объекта.
После инъекции и выстойки массива в течение не менее 2 недель, осуществляется отрывка грунтобетонного массива (полная или частичная), его визуальный осмотр, измерение габаритов, отбор кернов для испытаний на прочность и (или) противофильтрационные свойства.

Подбор рецептуры инъекционной суспензии

Подбор рецептуры инъекционной суспензии включает в себя следующие этапы:

- выбор марки ОТДВ Микродур по дисперсности.
- выбор марки ОТДВ Микродур по минеральному составу
- определение водовяжущего отношения суспензии
- назначение количества пластификатора
- назначение количества добавок.

Выбор марки ОТДВ по дисперсности осуществляется по критерию проницаемости грунта (1) или по результатам лабораторных и натурных испытаний (см. п. 1.4.2).

Определение марки минерального состава ОТДВ Микродур осуществляется по условиям решения проектной задачи, требуемым характеристикам грунтобетонного массива и грунтовым условиям.
Области применения различных марок ОТДВ Микродур по минеральному составу приведены в п. 1.2.2. В структурированном виде процесс выбора марки ОТДВ Микродур представлен в таблице 7:

Таблица 7. Назначение марок минерального состава ОТДВ Микродур для закрепления грунтов

Марка ОТДВ Микродур

Проектная задача

«R»
Закрепление грунтов с нормальной проницаемостью с целью создания прочного габаритного грунтобетонного массива с коэффициентом фильтрации не более 1х 10-6 м/сек.

«R / E plus»
Закрепление грунтов с пониженной проницаемостью с целью создания прочного габаритного грунтобетонного массива с коэффициентом фильтрации не более 1х 10-6 м/сек. Рекомендован для работы в холодное время года.

«R rock»
Закрепление грунтов с повышенной проницаемостью с целью создания прочного габаритного грунтобетонного массива с коэффициентом фильтрации не более 1х 10-6 м/сек.

«R Finosol»
Закрепление грунтов с нормальной проницаемостью с целью создания консолидированного противофильтра-ционного габаритного грунтобетонного массива с коэффициентом фильтрации не более 1х 10-7 м/сек.


Назначение водовяжущего отношения инъекционной суспензии ОТДВ Микродур определяется следующими факторами:
- требуемая прочность грунтобетонного массива;
- марка минерального состава ОТДВ Микродур;
- марка дисперсности ОТДВ Микродур

Назначение количества пластификатора в рецептуре инъекционной суспензии ОТДВ Микродур определяется следующими факторами:
- водовяжущее отношение;
- граничные условия проницаемости грунта.

Определение водовяжущего отношения инъекционной суспензии осуществляется по таблице 8.
Таблица 8. Определение В/В инъекционной суспензии ОТДВ Микродур.

Водовяжущее отношение
Прочность грунтобетонного массива на сжатие (МПа) при коэффициенте фильтрации не более 1 х 10-6 м/сек для марок «R», «R/E plus», «R rock» с дисперсностью:


«F»
«U»
«X»

3,0
17 - 19
19 - 22
22 - 24

3,5
12 - 15
15 - 16
16 – 18

4,0
8 - 9
9 - 10
10 - 11

4,5
4 - 5
5 - 6
6 - 7

5,0
1
1 – 1,3
1,2 – 1,6


Прочность грунтобетонного массива на сжатие (МПа) при коэффициенте фильтрации не более 1 х 10-7 м/сек для марок
«R Finosol» с дисперсностью:


«F»
«U»
«X»

4,0
0,4 – 0,5
0,4 – 0,6
0,5 – 0,7

5,0
0,3 – 0,4
0,3 – 0,4
0,3 – 0,5

6,0
0,1 - 0,2
0,2 – 0,3
0,2 - 0,3


По водовяжущему отношению суспензии рекомендуется добавка пластификатора в количестве:
3% от массы вяжущего при ВВ = 3,0
2% - ВВ = 3,5
1% - ВВ = 4,0

При наличии граничных условий проницаемости грунта по критерию (1), а именно при
11< D15/d85 < 13 рекомендуется добавка пластификатора в количестве 3% от массы вяжущего независимо от величины водовяжущего отношения суспензии.

Виды и количество добавок в суспензию ОТДВ Микродур определяются рекомендациями, которые действуют для цементных растворов и бетонов:
- противоморозные добавки
- ускорители схватывания
- ускорители твердения.

Рекомендуется принимать рецептуру замеса с количеством ОТДВ Микродур кратным
25 кг (1 мешок).

Конструкции инъекторов и технология их установки

Принципиальная конструкция инъекторов для инъекции суспензии ОТДВ Микродур в грунты состоит из манжетной трубы и двухстороннего обтюратора.
Манжетная труба, то есть труба с отверстиями для инъекции, закрытыми упругими (резиновыми) манжетами, обеспечивает доступ инъекции в определенную зону закрепляемого слоя грунта, а обтюратор обеспечивает инъекцию через определенное инъекционное отверстие в манжетной трубе, фиксируя подачу суспензии только в данное инъекционное отверстие (в данную зону закрепления), как это показано на схеме 2.

Схема 2. Принципиальная схема инъекции через манжетную трубу и двухсторонний обтюратор.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Конструкции манжетных труб и обтюраторов представлены в таблице 9:

Таблица 9.
Типы манжетных колонн
Схема

Трубы ПВХ с утопленными манжетами и клеевыми концевыми втулками.
Длина элемента без втулки: 1 - 2 м
Расстояние между центрами манжет:
330 мм; 500 мм
Диаметр внутренний: 25 мм; 40 мм; 50 мм
Высота манжеты: 70 мм
Количество отверстий под 1 манжетой: 4
Диаметр отверстий: 5 мм

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Трубы стальные с утопленными манжетами и с концевой резьбой под муфту.
Длина элемента: 1 – 3 м
Расстояние между центрами манжет:
330 мм; 500 мм
Диаметр внутренний: 25 мм; 40 мм; 50 мм
Высота манжеты: 70 мм
Количество отверстий под 1 манжетой: 4
Диаметр отверстий: 5 мм
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Трубы стальные манжетные с защитными кольцами и с концевой резьбой под муфту.
Длина элемента: 1 – 7 м
Расстояние между центрами манжет:
330 мм; 500 мм
Диаметр внутренний: 25 мм; 40 мм; 50 мм
Высота манжеты: 70 мм
Количество отверстий под 1 манжетой: 4
Диаметр отверстий: 5 мм


13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Типы обтюраторов
Схемы

Обтюратор двухсторонний манжетный (применяется только для труб ПВХ).
Герметизация в зоне инъекции осуществляется плотным примыканием резиновых манжет к стенке трубы за счет избыточного давления суспензии.
Длина зоны инъекции: 330 мм и 500 мм.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Обтюратор двухсторонний шланговый разжимной пневмо-гидравлический (применяется для всех типов труб).
Герметизация в зоне инъекции осуществляется плотным примыканием резиновых шлангов к стенке трубы за счет избыточного давления рабочей жидкости или воздуха, нагнетаемых в полости шлангов.
Длина зоны инъекции: 330 мм и 500 мм.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Обтюратор двухсторонний разжимной механический (применяется для всех типов труб).
Герметизация в зоне инъекции осуществляется плотным примыканием резиновых колец к стенке трубы за счет механического сжатия резиновых колец подвижными шайбами под давлением свободно двигающихся втулок, надвигаемых давлением закручиваемой по резьбе гайки.
Длина зоны инъекции: 330 мм и 500 мм.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Схема установки манжетных труб определяется:
- геометрическими параметрами массивов закрепляемого грунта;
- условиями доступа к месту инъекции;
- принятым по условиям инъекции радиусом распространения суспензии;
- видом конструкции фундаментов (ленточные, штучные, свайные) при повышении несущей способности фундаментов
- назначением инъекционного закрепления (усиление фундаментов, стена в грунте, горизонтальный экран, противофильтрационная завеса)

Шаг створов или сетки установки инъекторов (L) определяется формулой:
L = kм D (дм), где (2)
D – принятый диаметр распространения суспензии при закреплении грунта (дм),
Kм – коэффициент выравнивания массива, значение которого принимается от 0,6 до 0,9 в зависимости от назначения инъекционного закрепления и вида конструкции фундаментов ( см. табл. 11).
Варианты схем установки инъекторов для инъекции суспензии ОТДВ Микродур представлены в таблице 10.










Таблица 10.
Односторонняя схема с одиночными инъекторами.
Применяется для закрепления грунтов под неширокими ленточными или штучными фундаментами.
Угол наклона смежных инъекторов рекомендуется принимать с разницей в несколько градусов. Точное значение угла наклона инъекторов определяется геометрическими построениями при симметричном позиционировании массивов относительно центральной оси фундаментов.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Односторонняя схема с несколькими инъекторами в одном створе.
Применяется для закрепления грунтов под широкими ленточными или штучными фундаментами при невозможности доступа с одной из сторон.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Двухсторонняя схема с одиночными инъекторами.
Применяется для закрепления грунтов под не широкими ленточными или штучными фундаментами при доступе с 2-х сторон



13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Двухсторонняя схема с несколькими инъекторами в одном створе.
Применяется для закрепления грунтов под широкими ленточными или штучными фундаментами при доступе с 2-х сторон.






13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Схема установки инъекторов по периметру.
Применяется для закрепления грунтов вокруг свай и штучных фундаментов.




13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Схема установки инъектора в каркас изготавливаемой сваи.
Применяется при устройстве свай с опорной корневой пятой. Инъектор устанавливается вместе с каркасом сваи.
Инъекция осуществляется до истечения 24 часов после заливки сваи бетоном через разрывы в бетоне.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Схема установки инъекторов при устройстве горизонтальных экранов и целиков в грунте.
Применяется при устройстве разгружающих экранов тоннелей, горизонтальных противофильтрационных экранов, целиков грунта для проходки штолен.
Применяется треугольная сетка расположения инъекторов с ячейкой в виде равностороннего треугольника.
При устройстве стен в грунте, вертикальных завес используется аналогичная схема в виде двух рядов инъекторов, смещенных на половину шага.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Таблица 11. Рекомендации по принятию значения коэффициента выравнивания массива (kм)
Проектная задача
Значение kм

Закрепление грунта под ленточными фундаментами
0,9

Закрепление грунта вокруг свай
0,8

Закрепление грунта при устройстве стен подвалов в существующих зданиях
0,7

Закрепление грунта под штучными фундаментами
0,6

Закрепление грунта при устройстве противофильтрационных завес и экранов, стен в грунте
0,6







Диаметр манжетных труб инъекторов определяется по таблице 12.

Таблица 12. Назначение диаметра манжетных труб:
Длина инъектора (вертикальное расположение)
- до 5 м
- до 15 м
- до 30 м

1” (25 мм)
1,5” (40 мм)
2 “ (50 мм)

Горизонтальное расположение инъектора
2” (50 мм)


Диаметр инъекционной скважины Dскв определяется по формуле:

Dскв. = dинъект. + 50 мм, (3)
где dинъект – диаметр манжетной трубы.

Инъекционная скважина заполняется обойменным раствором, в который опускается манжетная труба. При этом манжетная труба заполняется водой.
Обойменный раствор выполняет функцию обойменного замка инъектора, который не позволяет инъекционной суспензии утекать вдоль манжетной трубы.
Обойма должна иметь низкую структурную прочность (до 1 МПа на сжатие). В момент подачи суспензии в зону определенной манжеты, манжета деформируется и в обойменном материале возникают поперечные трещины, которые и являются каналами доставки суспензии в грунт (см. схему 3).
В качестве обойменного раствора рекомендуется применять цементно-бентонитовый раствор (цемент/бентонит/вода = 0,2/1,0/0,8) или тощий цементно-песчаный раствор. При использовании цементно-песчаного раствора время выстойки скважины до инъекционных работ не должно превышать 12 часов.
Глухая (безманжетная) часть инъектора заполняется цементно-песчаным раствором.
После проведения инъекции манжетная труба не извлекается.

Схема 3. Схема подачи инъекционной суспензии в грунт.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Размещение манжетной трубы в скважине должно соответствовать проектному положению массива закрепляемого грунта.
Расположение верхней манжеты должно находиться ниже проектной отметки верхней границы массива на 1/3 расстояния между манжетами, а расположение нижней манжеты - выше проектной отметки нижней границы массива на 2/3 расстояния между манжетами.
Данное смещение инъектора вверх компенсирует гравитационный отток суспензии вниз.

Расстояние между манжетами (по центру манжет) (hм) принимается 330 мм, если диаметр распространения суспензии (закрепления) равен или менее 0,8 м и 500 мм, если диаметр – более 0,8 м

Расчетный объем инъекционной суспензии

Объем инъекционной суспензии ОТДВ Микродур необходимый для образования грунтобетонного массива заданного объема определяется объемом порового пространства закрепляемого грунта, а также потерями суспензии в процессе инъекции и вычисляется по формуле:

Vсусп. = k1 k2 k3 Vпор, (л) (4)

где:
Vпор – объем порового пространства грунта (дм3)
k1 - коэффициент потерь за счет капиллярного отсоса воды из суспензии в грунт
k2 - коэффициент потерь из-за гравитационного и фильтрационного оттока суспензии
k3 - коэффициент потерь из-за неравномерного распространения суспензии за счет неодинаковой пористости грунта в зоне инъекции.

Объем порового пространства грунта рассчитывается по формуле:

Vпор = n Vзакр. гр. (дм3) (5)

где:
n – пористость грунта в долях единицы (при заданном коэффициенте пористости грунта «е» определяется как n = e / (e + 1));
Vзакр. гр. – проектный объем закрепляемого грунта (дм3).

При инъекции суспензии ОТДВ Микродур в грунт принимается, что объем закрепляемого грунта (Vзакр. гр.) равен объему цилиндра с диаметром основания равным принятому диаметру распространения суспензии (Dм) (дм) и высотой равной расстоянию между смежными манжетами инъектора (hм) (дм) (см. раздел 1.4.4), то есть:

Vзакр. гр =
·Dм2/4 х hм (дм3) (6)

Значение диаметра распространения суспензии в грунте (диаметр закрепляемого массива) из одной точки инъекции (Dм) (дм) определяется данными проекта и проектным решением.
Вместе с тем, исходя из оптимизации времени инъекции в 1 зону (20 – 50 мин.) и объема буровых работ максимальный диаметр распространения суспензии в грунте рекомендуется принимать по таблице 14.

Коэффициент потерь объема инъекционной суспензии за счет капиллярного отсоса воды из суспензии в грунт (k1) определяется по таблице 13:

Таблица 13. Значение k1

Категория влажности песчаного грунта
Значение коэффициента k1

Водонасыщенный
1

Влажный
1,1

Маловлажный
1,2


Для снижения коэффициента k1 применяется технологический прием предварительного нагнетания воды в зону инъекции в объеме равном объему инъекционной суспензии. В случае применения данного приема коэффициент k1 для влажных и маловлажных грунтов уменьшается на 0,1.

Коэффициент потерь объема инъекционной суспензии за счет гравитационного и фильтрационного оттока суспензии (k2) определяется по таблице 14:
Таблица 14. Значение k2 и рекомендуемого максимального диаметра распространения суспензии при инъекции суспензии ОТДВ Микродур *).

Категория плотности залегания песчаного грунта
Значение критерия проницаемости Кп (1)
Значение коэффициента k2
Рекомендуемый максимальный диаметр распространения суспензии
(диаметр массива) (дм)

Плотный
11< Kп < 15
1
7


15< Kп < 20
1,05
10


20< Kп < 24
1,1
13

Средней плотности
11< Kп < 15
1,05
8


15< Kп < 20
1,1
11


20< Kп < 24
1,15
14

Рыхлый
11< Kп < 15
1,1
9


15< Kп < 20
1,15
12


20< Kп < 24
1,2
15


*) При применении ОТДВ Микродур марки «rock» или при В/В суспензии
· 3,5
значения коэффициента k2 превышающие 1,0 уменьшить на 0,05, а рекомендуемый
максимальный диаметр массива уменьшить на 1 дм.

Коэффициент потерь из-за неравномерного распространения суспензии за счет неодинаковой пористости грунта в зоне инъекции (k3) определяется по таблице 15:

Таблица 15. Значение k3

Проектная задача
Значение k3

Закрепление грунта под ленточными фундаментами
1,0

Закрепление грунта вокруг свай
1,05

Закрепление грунта при устройстве стен подвалов в существующих зданиях
1,1

Закрепление грунта под штучными фундаментами
1,15

Закрепление грунта при устройстве противофильтрационных завес и экранов, стен в грунте, целиков
1,4


Последовательность и параметры инъекции

Последовательность инъекции манжетных инъекторов в плане определяется следующими положениями:

При решении всех проектных задач, кроме закрепления грунта при устройстве горизонтальных противофильтрационных завес, разгружающих экранов и целиков инъекция осуществляется через 1 створ, с последующей инъекцией пропущенных.

При закреплении грунта для горизонтальных противофильтрационных завес, разгружающих экранов и целиков инъекция ведется от центра к периметру массива равномерно во все стороны в смежные инъекторы без пропуска инъекторов.

При закреплении грунта целиков из тоннелей (горизонтальное расположение инъекторов) инъекция ведется по рядам снизу вверх и от центра в стороны в смежные инъекторы без пропуска инъекторов.

Последовательность инъекции в манжетные инъекторы по вертикальным зонам:

Горизонтальная схема:

Инъекция ведется последовательно во все установленные инъекторы по одной зоне в каждый инъектор, начиная с нижней. Затем инъекция производится в следующую вышележащую зону в каждый инъектор. Перерыв между инъекциями соседних зон в одном инъекторе должен превышать 6 часов. Таким образом, инъекция осуществляется послойно снизу вверх до достижения верхних отметок закрепляемого массива грунта.

Рекомендуется при значении критерия проницаемости в интервале 20< Kп < 24

Вертикальная схема:

Инъекция ведется последовательно во все зоны каждого инъектора снизу вверх.
Рекомендуется при значении критерия проницаемости в интервале 11< Kп < 15

Смешанная схема:

Инъекция ведется последовательно в нижние зоны каждого инъектора. Затем инъекция повторяется в оставшиеся зоны по вертикальной схеме в каждый инъектор.
Рекомендуется при значении критерия проницаемости в интервале 15< Kп < 20.

Точечная схема

Инъекция ведется из одной точки (из единственной манжеты инъектора или из нескольких одновременно).
Такая схема применяется для устройства горизонтальных противофильтрационных завес толщиной до 2 м.

Параметры инъекции:

Принципиальное положение инъекции суспензии ОТДВ Микродур в грунт заключается в том, что инъекция ведется в режиме пропитки, с полным заполнением порового пространства, без разрывов и с сохранением природной структуры грунта.

Приготовление инъекционной суспензии ОТДВ Микродур должно обеспечивать дисперсность ОТДВ Микродур в суспензии соответствующую дисперсности сухого материала. Для этой цели замес суспензии ОТДВ Микродур производится при скорости вращения активатора смесителя более 2800 об/мин в течение 3 минут.

Основным ограничительным параметром инъекции суспензии ОТДВ Микродур в грунт является максимальное давление подачи инъекционного состава, которое не должно превышать 5 бар.
При инъекции в водонасыщенные грунты максимальное давление увеличивается на величину статического давления водяного столба на глубине инъекции.

Давление регулируется интенсивностью расхода суспензии.
Рекомендуемый интервал давления инъекции 1,0 – 4,5 бар (без учета давления водяного столба).
Регулировка интенсивности расхода суспензии рекомендуется в интервале: 0 – 15 л/мин.
Подача суспензии должна осуществляться плавно без колебаний интенсивности подачи.
Для данной цели рекомендуется применение двухплунжерных инъекционных насосов непрерывной плавной подачи инъекционного состава с регулировкой интенсивности
от 0 л/мин.
Для контроля интенсивности расхода и давления суспензии рекомендуется использовать электронные следящие устройства постоянного действия, с записью данных в электронной форме.

При возникновении отказа инъекция прекращается и оставшийся объем суспензии добавляется к объему инъекции следующей зоны (зон) или соседнего инъектора.

Отказ инъекции наступает при следующих случаях:
- Давление инъекции не падает ниже максимального в течение 2 мин при нулевом расходе суспензии.
- Интенсивность инъекции (не превышая максимальное давление инъекции) не
позволяет выработать проектный объем суспензии в 1 зону в течение времени
годности суспензии (см. таблицу 16).
- В ходе инъекции происходят разрывы грунта (падение давления до значений близких к нулю или выход суспензии на поверхность).
В случае разрыва грунта рекомендуется прекратить инъекцию на 10 мин и возобновить ее с минимальной интенсивностью. Если разрывы грунта продолжаются – зафиксировать отказ инъекции.

Данные по продолжительности сохранения рабочих свойств суспензии после замеса и максимальная температура суспензии приведены в таблице 16:

Таблица 16.
Марка ОТДВ Микродур
Продолжительность сохранения рабочих свойств суспензии после замеса (мин.)
Максимальная температура суспензии, єС


«R»
90
20

«R / E plus»
120
30

«R rock»
60
20

«R Finosol»
120
20


Для недопущения появления осадка ОТДВ Микродур в суспензии при В/В > 1,5, суспензия должна постоянно перемешиваться активатором на скорости 100 – 300 об/мин.

Шланги и оборудование после использования суспензии ОТДВ Микродур промываются холодной водой.

Контроль качества инъекционного закрепления грунта

Контроль качества инъекционного закрепления грунта заключается в контроле:
- соответствия фактических свойств закрепляемого грунта свойствам грунта, отраженным в проекте;
- качества суспензии и ее соответствия проектным параметрам;
- соответствия фактических параметров инъекции параметрам, отраженным в проекте (регламенте инъекционных работ).

Контроль свойств грунта и закрепленных массивов грунта:

Определение значения весового процента d15 грунта и расчет коэффициента проницаемости Kп для проектной марки ОТДВ Микродур.
Допускается отклонение фактического Кп грунта от проектного в пределах от 11 до 24;

Определение пористости грунта.
Допускается отклонение фактической пористости грунта «n» от проектного значения в пределах ± 10%

Отрывка шурфов, выбуривание кернов и визуальный осмотр возможен не менее, чем через 5 суток после инъекции. ОТДВ Микродур марки «R», «R / E plus» «R rock» при твердении приобретает сине-зеленый цвет, который является индикаторным при обследовании образцов.

Контроль суспензии:

Смесительная установка должна обеспечивать скорость вращения активатора не менее 2800 об/мин или иметь турбинный многолопаточный активатор (смеситель РМ-350, РМ-500). Мощность двигателя смесительной установки должна быть не менее 1 кВт на каждые 30 л приготавливаемой суспензии ОТДВ Микродур.
Емкость смесителя должна быть оборудована пристенными отбойниками.
Минимально – 1 отбойник.
Минимальная суммарная площадь отбойников ниже середины емкости: 300 см2.
Время замеса 3 минуты.

Определение плотности суспензии.
Допускается отклонение фактического значения плотности суспензии от проектного значения в пределах ± 0,01 г/см3. Удельная масса ОТДВ Микродур принимается по таблице 2.

Определение показателя вязкости суспензии
Допускается отклонение фактического времени истекания 1 дм3 суспензии из воронки Марша от нормативного (см. таблицу 3) в пределах ± 1 сек.

Определение скорости отстоя суспензии.
Нормативный отстой суспензии за 60 мин при температуре суспензии 10 єС (
·н) определяется по эмпирической формуле:


·н = [1 –2,14 /(ВВ + 0,34)] х 100%, (7)

где В/В: водовяжущее отношение суспензии.
Допускается превышение фактического отстоя суспензии за 60 мин от нормативного не более, чем на 5%.

Контроль параметров инъекции.

Контроль параметров инъекции ведется по данным следящего устройства постоянного действия (электронные приборы, самописцы) и (или) по журналу инъекционных работ, в которых фиксируются инъектор и зона инъекции, продолжительность и давление инъекции, интенсивность расхода и расход суспензии.

Контроль объема суспензии.

Допускается отклонение фактического объема суспензии при инъекции в 1 зону от проектного значения (Vсусп.) (4) в пределах ± 10 л.

Контроль давления инъекции:

При контроле давления инъекции следует фиксировать превышения максимального давления и резкие падения давления до значений близких к нулю
Допускается превышение фактического давления над максимально допустимым на 0,3 бар.
Допускается резкое падение давления инъекции до значений близких к нулю при продолжительности низкого значения давления не более 2 мин.

Контроль условий хранения ОТДВ Микродур на строительной площадке (см. раздел 1.2.3).
Производство инъекционных работ по закреплению грунтов с применением ОТДВ «Микродур

2.1 Общие положения

В данном разделе представлены рекомендации по организации и качественному производству инъекционных работ с применением ОТДВ «Микродур». При этом рассматриваются особенности оборудования, оснастки, технологических приемов, контроля качества работ и условий обращения с ОТДВ Микродур.
Рекомендации по технологическим аспектам инъекционных работ предназначены для разработки технологических регламентов и проектов производства работ.

2.2 Оборудование и оснастка

2.2.1 Смесительное оборудование
Замес суспензии осуществляется в скоростном смесителе с лопаточным активатором с числом оборотов вала не менее 2800, или в смесителе с турбинным активатором (РМ-350, РМ-500, РМ-750), или, при небольших объемах, с применением в качестве привода скоростной электродрели (более 2800 об/мин) с активатором, аналогичным активатору для малярных красок.
Мощность двигателя смесительной установки должна быть не менее 1 кВт на каждые
30 л приготавливаемой суспензии ОТДВ Микродур.
Емкость смесителя должна быть оборудована пристенными отбойниками.
Минимально – 1 отбойник.
Минимальная суммарная площадь отбойников ниже середины емкости: 300 см2.
Время замеса 3 минуты.

Максимальный объем замеса для ручного инструмента: 50 л.

Конструкция смесителя:
Вариант 1. Замес объема суспензии до 50 л.
Использование стандартного скоростного миксера и изготовление емкости представлены на схеме 4.
Схема 4.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Вариант 2. Для объемов замеса более 50 л.

Рекомендуется применять наиболее распространенный в России смеситель с активатором турбинного многолопаточного типа РМ 350, РМ-500, РМ-750 (объем смесителя соответственно 350 л, 500 л, 750 л).
При использовании скоростного лопаточного или дискового смесителя с числом оборотов вала более 2800, следует убедиться, что емкость смесителя оборудована отбойными вертикальными планками, закрепленными на внутренней поверхности смесителя (в РМ-350, 500 и 750 они имеются).
Процесс диспергации суспензии происходит по следующему принципу:
разгон суспензии активатором
столкновение суспензии с отбойниками и диспергация частиц суспензии.

Приготовленную суспензию переливать в емкость оборудованную низкоскоростным смесителем (100 – 300 об/мин) и постоянно активировать до выработки приготовленного объема суспензии.

2.2.2 Насосное оборудование

В качестве инъекционного насоса рекомендуется использовать двухплунжерный насос с постоянной подачей. Регулировка интенсивности подачи насоса должна осуществляться от 0 до 10 -15 л/мин.
Для хорошо инъецируемых грунтов по согласованию с автором проекта возможно использовать буровой трехплунжерный насос НБ-3, НБ-4. Диаметр плунжеров должен быть не более 45 мм.
Хорошо зарекомендовали себя погружные насосы с напором до 6 ч 9 бар.
Для инъекции конструкций может применяться ручной насос.

Рекомендуется на выходе насоса устанавливать регулируемый перепускной клапан.
Регулировка клапана на 5,0 бар позволит избежать возможных разрывов грунта при применении насосов НБ-3, НБ-4 и других насосов с нерегулируемой интенсивностью подачи.

Применение сжатого воздуха и воздушных ресиверов (P
· 5 атм.) для инъекции ОТДВ Микродур возможно при условии допуска данного оборудования к эксплуатации на строительной площадке органами технического надзора.

Шланги и соединения должны быть рассчитаны на давление до 30 атм.

2.2.3 Контрольно-измерительное оборудование

При инъекции суспензии ОТДВ Микродур должны фиксироваться в постоянном режиме следующие параметры:
- давление инъекции
- интенсивность расхода суспензии.

Для этой цели наиболее эффективным являются электронные следящие устройства с индуктивными датчиками. Данные устройства выводят на экран монитора и записывают на запоминающее устройство параметры инъекции.

Смесители должны быть оборудованы мерными линейками или счетчиками воды.

Рекомендуется иметь на строительной площадке воронку Марша, тарированные емкости, весы, формы для изготовления образцов.


2.2.4 Инъекторы и обтюраторы

Конструкции инъекторов и обтюраторов представлены в п. 1.4.4

2.3 Технологические приемы ведения инъекционных работ с применением ОТДВ «Микродур» при закреплении грунтов

Подготовка инъекционных скважин и установка манжетных инъекторов в проектное положение.

Диаметр инъекционных скважин и диаметр манжетных инъекторов задается проектом (см. п. 1.4.4).
Бурение инъекционных скважин в неустойчивых или увлажненных грунтах, а также при глубине скважин более 3 м вести с буровым раствором. Буровой раствор является одновременно обойменным раствором и имеет состав: цемент/бентонит/вода в пропорции 0,2/1,0/0,8 (см. п. 1.4.4). Выстойка раствора не менее 24 часов.
При начале инъекции в период менее 12 часов после установки инъектора в качестве обойменного раствора может приниматься тощий цементно-песчаный раствор.
Обойменным раствором заполняется скважина в зоне манжетной части инъектора. Скважина в зоне глухой части инъектора заполняется цементно-песчаным раствором.
При погружении инъектора в скважину заполненную обойменным раствором, а также при подаче обойменного раствора в скважину инъектор заполняется водой.

Установленный инъектор закрывается заглушкой и маркируется.

Приготовление инъекционной суспензии

Суспензия приготавливается в рекомендованных типах смесителей (см. п. 2.2.1).
Время замеса не менее 3 мин.
Порядок замеса:
- Подача воды в смеситель в полном проектном объеме
- Подача пластификатора и добавок
- Замес до полного растворения пластификатора и добавок
- Подача ОТДВ Микродур в полном проектном объеме
- Замес в течение 3 мин.

Рекомендуется принимать рецептуру замеса с количеством ОТДВ Микродур кратным
25 кг (1 мешок).
Качество воды: водопроводная, техническая.
Оптимальная температура воды: 10єС.
Максимальная температура воды задается проектом (см. п. 1.4.6)
Суспензия после замеса переливается (перекачивается) в расходную емкость с низкоскоростным активатором.
При наличии суспензии в расходной емкости активатор должен быть включен.
Все емкости должны быть оборудованы мерной линейкой.
Необходимо иметь дополнительную емкость равного объема с расходной емкостью для воды.

Процесс инъекции.

Фиксация обтюратора в зоне инъекции производится в последовательности, предписанной проектом или технологическим регламентом.
Подающий шланг или опускной трос (труба) обтюратора маркируется с шагом равным высоте зоны инъекции.
Рекомендуется использовать зажимной кронштейн на шланге обтюратора для фиксации его положения на обрезе манжетной трубы инъектора.
Разрыв обоймы инъекционной скважины производить до момента падения давления. Максимальное давление разрыва обоймы: 30 атм.
При инъекции маловлажных и влажных грунтов производиться предварительная инъекция грунта водой в объеме равном объему инъекции суспензии.
В водонасыщенных грунтах инъекция водой не требуется.
Давление инъекции регулируется расходом суспензии.
Максимальное давление инъекции: 5 бар.
Оптимальный интервал давления инъекции: 1,0 – 4,5 бар
Суспензия в расходной емкости должна активироваться (100 – 300 об/мин) в течение всего времени инъекции.
Максимальное время годности суспензии (продолжительности инъекции) см. табл. 16, п. 1.4.6.
Инъекция ведется до выработки проектного объема на зону инъекции.
При возникновении отказа инъекция прекращается и оставшийся объем суспензии добавляется к объему инъекции следующей зоны (зон) или соседнего инъектора.

Отказ инъекции наступает при следующих случаях:
- Давление инъекции не падает ниже максимального в течение 2 мин при нулевом расходе суспензии.
- Интенсивность инъекции (не превышая максимальное давление инъекции) не
позволяет выработать проектный объем суспензии в 1 зону в течение времени
годности суспензии (см. таблицу 16).
- В ходе инъекции происходят разрывы грунта (падение давления до значений близких к нулю или выход суспензии на поверхность).
В случае разрыва грунта рекомендуется прекратить инъекцию на 10 мин и возобновить ее с минимальной интенсивностью. Если разрывы грунта продолжаются – зафиксировать отказ инъекции.
В процессе инъекции ведется постоянный контроль давления и интенсивности расхода суспензии. Данные контроля записываются с помощью следящего устройства или заносятся в инъекционный журнал.

Инъекционный журнал имеет следующую форму:

Наименование объекта
Дата
Производитель работ
Рецептура замеса инъекционного состава: марка и количество ОТДВ Микродур, марка и количество пластификатора, количество воды. Объем выхода суспензии на замес.
№ створа,инъек-тора
№ зоны инъекции
Объем инъекции проектный (л)
Объем инъекции факт.
(л)
Макс. давление инъекции (бар)
Макс.
расход

(л/мин)
Время
инъекции

(мин)
Приме-чания




В графе примечания фиксируются факты отказа инъекции.

После завершения инъекционных работ насос и шланги промываются холодной водой.

2.4 Техника безопасности при инъекционных работах с применением ОТДВ «Микродур»

ОТДВ Микродур является минеральным вяжущим и по своим воздействиям на человека аналогичен гидравлическим цементам.
При работе с сухим ОТДВ Микродур необходимо защищать органы дыхания и зрения. Для этой цели необходимо использовать респиратор и защитные очки.
При попадании сухого ОТДВ Микродур или его суспензии на слизистую оболочку или кожные покровы, следует немедленно промыть их водой.
Радиоактивная опасность при применении ОТДВ Микродур отсутствует (данные гигиенического сертификата РФ).
ОТДВ Микродур является несгораемым материалом.
В остальном действуют нормы безопасности при работе с буровым оборудованием и инструментом, смесительным оборудованием, насосным оборудованием, оборудованием находящимся под внутренним давлением, электротехническими установками.

2.5 Контроль качества при производстве инъекционных работ с применением ОТДВ «Микродур»

Для контроля качества работ на строительной площадке применяются следующие методы.
- Изготовление образцов прямым замесом проб инъецируемого грунта с приготовленной суспензией ОТДВ Микродур. Замес осуществляется в пропорции объемов: 1 объем грунта, 1/3 объема суспензии.
Приготовленной смесью заполняются формы размером: 40х40х100 мм.
Образцы после схватывания хранить под водой.
Контроль процесса твердения вести в течение 28 суток.

- Проверка качества суспензии.
Приготовленную суспензию налить в тарированную емкость и поместить в прохладное, защищенное от солнечных лучей место. Место хранения образцов суспензии не должно подвергаться вибрации. Оценка качества суспензии производится по скорости отстоя в соответствии с указаниями п. 1.4.7.

2.6 Хранение ОТДВ «Микродур»

Хранение ОТДВ Микродур на строительной площадке должно осуществляться на поддонах в местах не подверженных подтоплению.
Мешки с ОТДВ Микродур должны быть защищены от намокания в результате осадков.
Рекомендуемый максимальный объем хранения ОТДВ Микродур на строительной площадке: 3 т.

3. Технико-экономическая эффективность применения ОТДВ «Микродур»

3.1 Общие положения

Технико-экономическая эффективность применения ОТДВ Микродур основывается на двух принципах:
- низкая затратность и технологическая эффективность инъекционного метода работ
- высокий уровень показателей свойств ОТДВ Микродур и том числе:
высокая прочность и значительные габариты закрепляемых массивов грунта; экологическая безопасность инъекционного состава;
возможность закрепления песков вплоть до пылеватых и глинистых;
продолжительное время сохранения рабочих свойств суспензии ОТДВ Микродур.
Сочетание данных принципов позволяет принимать проектные решения, технико-экономическая эффективность которых может быть значительно выше альтернативных технологических подходов к решению проектной задачи.
3.2 Указания по расчету затрат проектных решений с применением ОТДВ «Микродур».

Расчет затрат проектных решений складывается из:
- Затрат на расходные материалы (ОТДВ Микродур, пластификатор, манжетные инъекторы, вода, топливо и т.д.)
- Затрат на производство работ (буровые работы, установка инъекторов, инъекционные работы, эксплуатация машин и механизмов, транспорт и т.д.)
- Условно-постоянных затрат (амортизация оборудования, организационное обеспечение и т.д.)

Основные показатели проектного решения влияющие на его стоимость, это:
- совокупный объем массивов закрепляемого грунта, который определяет расход ОТДВ Микродур и объем инъекционных работ
- количество и длина инъекционных скважин, которое определяет объем буровых работ

Оптимизация соотношения объем закрепления/совокупная длина скважин должна проводится с учетом:
- стоимости и расхода ОТДВ Микродур на 1 м3 грунта (чем тоньше дисперсность ОТДВ Микродур, тем он дороже, чем ниже В/В суспензии, тем выше расход ОТДВ Микродур)
- условий бурения (категория грунта бурения, глубина бурения, стесненность бурения, водонасыщенность грунтов и т.д.).

При разработке проектного решения следует обращать внимание на следующие аспекты:

Высокая прочность грунтобетонных массивов, образованных инъекцией ОТДВ Микродур, в ряде случаев, позволяет отказаться от сплошного закрепления грунта при усилении фундаментов (например, если проектом предусматривается наращивание фундаментов), а ограничиться устройством более глубоких, но более тонких инъекционных свай.
Чередование непроницаемых и проницаемых слоев грунта позволяет использовать комбинированные решения: буровые бетонные сваи - закрепленный массив в качестве опоры свай (уменьшая при этом длину и диаметр свай).
Возможность придания различных форм грунтобетонным массивам (например, уширенный массив внизу и узкий столб в верхней части и наоборот, арочная форма массива и т.п.) позволяет уменьшить объем укрепляемого грунта.
Небольшие габариты оборудования и возможность укрепления массивов в недоступных местах (наклонным инъектором) позволяют уменьшить объем дополнительных работ (снос конструкций, углубление подвалов, устройство дополнительных площадок, дорог и т.п.).

3.3 Указания по расчету продолжительности работ

Идеальный критический путь продолжительности работ состоит из продолжительности организационного периода, продолжительности буровых работ плюс 1 неделя.
Идеальный критический путь продолжительности предполагает совмещение технологических потоков бурения (установки инъекторов) и инъекции с недельным смещением.

Практически соотношение продолжительности буровых работ и инъекции может значительно отличаться от идеального соотношения.
Здесь следует учитывать:
- факторы, влияющие на трудоемкость устройства одной инъекционной скважины: диаметр и длина скважины; категория грунта бурения; наклон; стесненность условий; устойчивость грунта и т.д.
- факторы, влияющие на продолжительность инъекции: проницаемость грунта, т.е. максимальная интенсивность инъекции (л/мин); объем инъекции в 1 зону, количество зон на 1 скважину.
- количество технологических звеньев на буровых и инъекционных работах.

3.4 Сравнительная оценка эффективности

Сравнительная оценка эффективности предполагает сравнение технико-экономических показателей проектных решений на основе инъекционного метода с применением ОТДВ Микродур и альтернативных проектных решений.

Наиболее показательным является сравнение прямых затрат и сроков выполнения работ.
Дополнительным критерием сравнения является возможность производства работ в стесненных условиях.
В таблице 17 приводятся данные по снижению прямых затрат и сроков выполнения работ для некоторых проектных задач при применении инъекционного метода по сравнению с альтернативными проектными решениями. Данные получены при сравнении вариантов проектно-коммерческих предложений по реальным объектам.

Таблица 17

Проектная задача
Проектное решение на основе инъекции ОТДВ Микродур
Альтернативное проектное решение
Снижение прямых затрат
Сокращение продолжи-тельности
работ

Усиление фундаментов здания
Понижение отметки подошвы фундамента за счет его наращивания инъекционным закреплением грунта (табл. 5 п. 1)
Устройство буроинъекционных свай
30 - 45%
20 – 30%

Усиление фундаментов здания
Устройство коротких буроинъекционных свай до проницаемых грунтов; устройство инъекционной опорной пяты
(табл. 5 п. 4)
Устройство буроинъекционных свай
15 – 25%
20 – 30%

Устройство свайного основания
Устройство коротких буронабивных свай до проницаемых грунтов; устройство инъекционной опорной пяты
(табл. 5 п. 7)
Устройство висячих буронабивных свай
40 – 60%
35 – 50%

Устройство горизон-тальной противофильтрационной отсечки в котловане
Устройство горизонтальной противофильтра-ционной отсечки инъекционным закреплением грунта (табл. 5 п. 9)
Устройство горизонтальной противофильтра-ционной отсечки
методом струйной цементации
15 – 25%
30 – 40 %


13PAGE 15


13PAGE 14215



Манжетная труба

Выход суспензии из
обтюратора

Уплотнительные кольца
обтюратора



Место выхода суспензии
в грунт

Защитная резиновая манжета

Инъекционное отверстие

Обтюратор

7

5

3

4

2

2

1

1

6

УГВ

1. Понижение отметки и ширины существующих фундаментов зданий с целью повышения несущей способности основания посредством наращивания фундаментов грунтобетонными массивами. Применяется при общем увеличении нагрузки от здания, а также при снижении несущей способности грунтов оснований (разуплотнение грунтов) в случае, когда проницаемые грунты залегают в основании фундаментов.

2.Понижение отметки существующих фундаментов зданий с целью устранения воздействий на примыкающие котлованы или от возводимых сооружений. Применяется при устройстве примыкающих котлованов, для предотвращения просадок от близко расположенных вновь возводимых зданий, а также при проходке коллекторов и тоннелей. Конструктивная схема применима, когда проницаемые грунты залегают в основании фундаментов на высоту закрепления.

3. Понижение отметки существующих фундаментов зданий с целью устройства (увеличения высоты) подвального помещения. Применяется при реконструкции повальных помещений или подполья зданий. Схема имеет место, когда проницаемые грунты залегают в основании фундаментов на высоту закрепления.


4. Инъекция массива в виде корневого уширения при устройстве буроинъекционных (или иных) свай для снижения стоимости работ при повышении несущей способности фундаментов существующих зданий. Применяется при общем увеличении нагрузки от здания, а также при снижении несущей способности грунтов оснований (разуплотнение грунтов) в случае, когда проницаемые грунты залегают в слоях, расположенных ниже слоев грунта подстилающих фундаменты.


5.Устройство бандажного уширения существующих буроинъекционных свай с целью повышения их несущей способности. Применяется при обеспечении дополнительной несущей способности существующих свай в случае, когда присутствует прослой проницаемого грунта выше забоя свай.

6. Устройство бандажного уширения свай с целью повышения несущей способности существующего свайного основания. Применяется при наличии прослоя проницаемого грунта. Схема эффективна в талых зонах мерзлых грунтов. Схема применяется, также в зонах пластичномерзлых грунтов с предварительной инъекцией водой с Т = 40 - 50єС.

7. Устройство корневого уширения свай с целью уменьшения диаметра и длины свай (снижения стоимости) вновь сооружаемых свайных оснований. Применяется при наличии прослоя проницаемого грунта.

8. Устройство целиков закрепленных грунтов для подземной проходки. Применяется при необходимости безщитовой проходки штолен и тоннелей в проницаемых нестабильных (в т.ч. водонасыщенных) грунтах или в трещиноватых обводненных скальных породах.

9. Устройство горизонтальных, прочных противофильтрационных завес в грунтах. Применяется при необходимости разработки глубоких котлованов в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод и с прослоями проницаемых грунтов при глубоко расположенных водоупорах.

10. Устройство вертикальных, прочных противофильтрационных завес в проницаемых грунтах при ремонте и восстановлении грунтовых гидротехнических сооружений.

11. Устройство разгружающих экранов над тоннелями и при проходке тоннелей под инженерными коммуникациями. Применяется при наличии слоев проницаемых грунтов над тоннелями.

12. Устройство инъекционных стен в грунте из штолен под сооружениями, дорогами или коммуникациями. Применяется при наличии проницаемых грунтов.

13. Инъекция за обделку тоннелей и подземных сооружений с целью устранения фильтрации воды и упрочнения обделки. Применяется во всех типах грунтов.

14. Устройство анкерных замков при обеспечении жесткости ограждений котлованов, подземных сооружений и причалов. Применяется при наличии проницаемых грунтов.

15. Устройство бандажных опорных уширений конструкций глубоких скважин для предотвращений их просадок. Применяется при наличии проницаемых грунтов в зоне устья скважин.

L

L

L

L

Обойма

Манжетная труба

Манжета

Трещины в обойме

Инъекционное распространение суспензии в грунте

Пластина - отбойник 200х150 мм. Приварить к стенке на высоте 100 мм от дна.

Д = 400 мм

H = 500 мм

Миксер с n= 2800 – 3000 об/мин
(скоростная дрель) с малярным активатором

Кронштейн- держатель миксера





УГВ

16. Противоаварийная консолидация подвижных (водонасыщенных) проницаемых прослоев грунтов перед устройством «стены в грунте».
Консолидация грунта осуществляется с применением марок ОТДВ Микродур, обеспечивающие высокие противофильтрационные свойства
(К < 1х 10-7 м/сек) и невысокую прочность
(< 0,4 МПа) закрепляемых массивов (Finosol)



Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 4 Заголовок 5 Заголовок 6 Заголовок 7 Заголовок 8 Заголовок 915

Приложенные файлы

  • doc 3233721
    Размер файла: 590 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий