Проектирование, обследование и усиление зданий    Тел: 8 (961) 295 28 55    E-mail: proektdon@gmail.com

Инъекция грунтов является общепризнанным строительным методом. Этот способ начал применяться в начале 19 в во Франции. В 1802 г. Бериньи (Berigny) начал успешно инъецировать цементные растворы в грунт.

Инъекция грунтов различными растворами, нагнетаемыми под давлением, применяется в строительстве, как новых зданий, так и существующих.

Способ основан на проникновении реагентов растворов в поровое пространство грунта и взаимодействие их с минеральными частицами. Использование методов закрепления грунтов зависит от коэффициента фильтрации и пористости основания.

zakr shema

Классификация инъекционных методов закрепления дана в ТСН-50-306-2005:

 1) по разновидности раствора:

 - цементация (цементными растворами);

 - силикатизация (однорастворная, двухрастворная, газовая);

 2) по типу инъектора:

 - забивной инъектор, инъектор с резцом, шнек-инъектор, однотампонный либо многотампонный инъектор, устанавливаемый в предварительно пробуренные скважины;

 3) по технологии нагнетания раствора:

 - через направленный гидроразрыв грунта;

 - пропиткой, в режиме заданного давления и расхода, без разрыва пласта (плавным подъемом давления);

 - путем заполнения пустот и полостей с последующей опрессовкой.

Для устройства массивов из закрепленного грунта применяют следующие методы в зависимости от грунтовых условий и назначения:

 - инъекционный, путем нагнетания в грунт цементационных или химических растворов в скважины или с помощью инъекторов (цементация, смолизация, силикатизация);

 - буросмесительный, разработкой и перемешиванием грунта основания с цементными растворами или цементом в скважинах);

 - термический, нагнетанием высокотемпературных газов в скважины или путем электронагрева грунта.

 Первые разработки по технической мелиорации в Советском Союзе (и в России) описаны профессором Ю. М. Абелевым ещё в 1933 г. (двухрастворная силикатизация грунтов).

Центром основных разработок в области технической мелиорации грунтов являлся НИИОСП им. Н.М. Герсеванова.

Схема. Закрепление грунтов через инъекционные трубки, устанавливаемые в теле фундамента.
1 - плита; 2 - инъекционные трубки; 3 - закрепленный массив; 4 - подготовка

 Химическое закрепление грунтов получило развитие в 1931 г., когда Б.А. Ржаницын разработал двухрастворный способ силикатизации водонасыщенных песков. Этим же способом была осуществлена также силикатизация просадочных лессовых грунтов, при которой роль второго реагента выполнял сам грунт.

Силикатизация хорошо себя показала при инъецировании просадочных грунтов. Физико-химический процесс силикатизации грунта основан на проникновении силикатного раствора, имеющего малую вязкость и на быстром выделении известково - кремнезистых новообразований, способствующий закреплению структуры грунта.

Однорастворная силикатизация применялась при улучшении строительных свойств просадочных грунтов. Закрепленные грунты при этом теряли свои просадочные свойства, получая повышенные прочностные показатели (модуль деформации, временное сопротивление одноосному сжатию, угол внутреннего трения). Прочностные показатели закрепленных грунтов при увлажнении уменьшались незначительно. Силикатизация успешно использовалась при новом строительстве.

При однорастворной силикатизации раствор силиката натрия с удельным весом 1,05-1,17 вводится в лёссовый грунт без отвердителя. В этом случае сам грунт является активной средой. После взаимодействия силиката натрия с поглощающим комплексом и карбонатными солями лёссового грунта в порах грунта образуется нерастворимая твёрдая фаза гидроокиси кальция и адсорбированная на нем кремнекислота SiO2. Образовавшиеся цементирующие новообразования придают прочность закреплённому грунту около 6-20 кг/см2 и водонепроницаемость.

Эффективность использования однорастворного способа силикатизации грунтов при ликвидации аварийного состояния зданий во многом зависит от влажностного состояния основания.

Газовая силикатизация используется для сильно увлажненных грунтов, стоимость закрепления при этом (по сравнению с однорастворной силикатизацией) вырастает в несколько раз. В качестве отвердителя используется углекислый газ CO2. Есть несколько разновидностей этого способа - без предварительной и с предварительной обработкой грунта углекислым газом. Газовая силикатизация позволяет закреплять грунты с различной степенью влажности, имеющие коэффициент фильтрации 0,1-0,2 м/сутки.

Недостаток методов силикатизации - ограничение по влажности грунта.

Закрепление грунтов цементными растворами, нагнетаемыми под давлением, широко применяется в строительстве. В настоящее время способ цементации получил большое распространение во многих областях строительства.

Цементация грунтов до начала девяностых годов в строительной практике использовалась для уменьшения фильтрационных свойств трещиноватых пород, заполнения суффозионных и карстовых пустот, заполнения затрубного пространства, устройства фильтрационных завес, при бурении глубоких скважин и в других аналогичных случаях.

Сущность способа цементации заключается в бурении скважин и нагнетании в них под давлением цементного раствора, который после твердения придаёт грунту или трещиноватой породе необходимую монолитность,  водонепроницаемость и прочность.