Нагнетание закрепляющих реагентов в грунты
5.33. Для нагнетания закрепляющих химических растворов и смесей при силикатизации и смолизации грунтов следует применять насосы, пневматические баки, либо установки, смонтированные на базе дозировочных агрегатов (рис. 22 - 24, табл. 7, прил. 19). Последние позволяют осуществлять непрерывное приготовление и нагнетание раствора с регулировкой его плотности и расхода.
Применяемое оборудование должно обеспечивать поддержание требуемого режима нагнетания (плавное нарастание расхода раствора во времени с фиксацией давления). Режим нагнетания отрабатывается в процессе контрольных работ.
5.34. Оборудование для нагнетания химических растворов должно быть оснащено контрольно-измерительной аппаратурой:
обычными либо электроконтактными манометрами, рассчитанными на давление 0,6 - 1 МПа с ценой деления шкалы 0,01 МПа;
счетчиками расхода с погрешностью измерения до ±2 % и ценой деления не более 0,005 м3;
секундомером или часами.
Шланги для подачи раствора должны быть рассчитаны на рабочее давление 0,6 - 1 МПа и иметь условный проход не менее 20 - 25 мм.
5.35. Нагнетание реагентов через инъектор (скважину) должно производиться отдельными заходками в объеме и в технологической последовательности, предусмотренной проектом. В однородные по водопроницаемости грунты нагнетание производится в порядке от устья в глубину или из глубины к устью. В неоднородных по водопроницаемости грунтах слой с большей водопроницаемостью закрепляется в первую очередь. Количество реагента и его характеристики, параметры инъекции, а также диаметр скважин могут быть изменены проектной организацией по результатам контрольного закрепления.
Рис. 22. Технологические схемы нагнетания закрепляющих растворов в грунты с использованием пневмобака - а, насоса - б, дозировочного агрегата - в
1 - пневмобак; 2 - насос; 3 - дозировочный агрегат; 4 - емкость с раствором; 5 - смеситель; 6 - распределитель; 7 - счетчики расхода; 8 - инъекторы
Рис. 23. Схема пневматической установки для нагнетания закрепляющих растворов в грунты
1 - патрубок с вентилем для подачи раствора к инъекторам; 2 - люк для осмотра и чистки емкости, 3 - патрубок с вентилем для подачи сжатого воздуха; 4 - вентиль, регулирующий давление; 5 - манометр; 6 - предохранительный клапан; 7 - патрубок с вентилем для заливки растворов; 8 - корпус емкости; 9 - шкала расхода; 10 - водомерное стекло; 11 - патрубок с вентилем для отбора проб растворов; 12 - салазки
5.36. Перед нагнетанием химических реагентов в грунты инъектор должен быть промыт водой или продут воздухом под давлением, не превышающим предельно допустимое давление, указанное в проекте. Количество подаваемой воды должно назначаться таким образом, чтобы обеспечить освобождение от реагента перфорированной части инъектора или действующей части скважины.
Рис. 24. Переносной распределитель, применяемый при нагнетании химических растворов в грунты
1 - краны для регулирования расхода; 2 - расходомер; 3 - манометры; 4 - сифоны, заполненные маслом; 5 - подставка; 6 - напорные шланги
5.37. При двухрастворной силикатизации грунтов в сплошном массиве жидкое стекло и раствор хлористого кальция нагнетаются рядами с чередованием инъекторов через один ряд. Раствор хлористого кальция следует нагнетать как можно быстрее после нагнетания жидкого стекла. Перерывы между нагнетанием жидкого стекла и хлористого кальция не должны быть более указанных в табл. 10.
Таблица 10
Скорость грунтовых вод, м/сут
|
Перерывы, ч
|
Скорость грунтовых вод, м/сут
|
Перерывы, ч
|
0
|
24
|
1,5
|
2
|
0,5
|
6
|
3
|
1
|
Примечание. При промежуточных значениях скорости грунтовых вод длительность перерывов определяется интерполяцией.
|
При двухрастворном способе силикатизации песчаных грунтов каждый раствор нагнетается отдельным насосом. Смешения растворов в баках, шлангах, насосах и инъекторах допускать нельзя. Оборудование, использованное для нагнетания жидкого стекла, может использоваться и для нагнетания раствора хлористого кальция (или наоборот) только после тщательной промывки его горячей водой.
Рис. 25. Технологическая схема приготовления гелеобразующей смеси при однорастворной двухкомпонентной силикатизации и смолизации грунтов
1 - автоцистерна; 2 - емкость для отвердителя исходной концентрации; 3 - емкость для отвердителя рабочей концентрации; 4 - дозатор для отвердителя; 5 - емкости для гелеобразующей смеси; 6 - насосы для нагнетания закрепляющих растворов в грунты; 7 - дозатор для крепителя; 8 - емкость для крепителя рабочей концентрации; 9 - насосы для перекачки растворов; 10 - емкость для крепителя исходной концентрации; 11 - компрессор для перемешивания растворов сжатым воздухом; 12 - хранилище для крепителя
Рис. 26. Схема нагнетания углекислого газа в грунты при газовой силикатизации с использованием электрообогревательного элемента
1 - напольные весы; 2 - баллон с углекислым газом; 3 - редуктор; 4 - электрообогревательный элемент; 5 - патрубок; 6 - корпус; 7 - электроизоляционная набивка; 8 - спираль; 9 - клеммы; 10 - инъектор
5.38. При сплошном закреплении грунтов в массивах однорастворными способами силикатизации и смолизации закрепляющие реагенты, как правило, нагнетаются в грунты в порядке последовательного расположения рядов инъекторов. В рядах нагнетание реагентов осуществляется в порядке через один инъектор, в две очереди.
5.39. Давление при нагнетании растворов в грунты устанавливается проектом и корректируется по результатам контрольного закрепления. При закреплении грунтов под существующими сооружениями оно не должно превосходить нагружающего давления по подошве фундаментов.
5.40. Закрепление песчаных грунтов однорастворными двухкомпонентными способами силикатизации и смолизации рекомендуется производить по технологической схеме инъекционных работ, составленной для случая смолизации (рис. 25).
Химические реагенты хранятся в специально отведенных складах. Гелеобразующая смесь готовится попеременно в одной из двух емкостей 5. Смола подается со склада насосами, затем рабочий раствор смолы самотеком поступает в один из дозаторов, оборудованных водомерными стеклами с тарированной шкалой. В другой дозатор самотеком поступает кислота из мерной емкости 3 в заданном количестве. Приготовленная гелеобразующая смесь поступает к насосу и закачивается в инъектор. По мере расходования гелеобразующей смеси из первой емкости 5, во второй готовится новый объем смеси.
Для приготовления рабочего раствора кислоты из цистерны концентрированная кислота самотеком переливается в емкость 2, заглубленную в землю и предварительно наполненную водой в расчетном количестве. Отсюда кислота перекачивается насосом в емкость, установленную на эстакаде. В этой емкости производят окончательную доводку плотности кислоты до заданной величины. Из емкости через систему кранов рабочий раствор кислоты самотеком поступает в дозатор, служащий для подачи заданного объема кислоты в смесь с крепителем.
5.41. Величина расхода при нагнетании закрепляющих химических растворов или смесей от одного инъектора или действующей части скважины назначается проектом и уточняется при контрольном закреплении; в процессе нагнетания величина расхода жидких реагентов контролируется по расходомерной шкале или счетчику-расходомеру.
5.42. При силикатизации и смолизации грунтов под вновь строящиеся здания для предупреждения выбивания раствора на поверхность над закрепляемым массивом должен быть оставлен защитный слой грунта толщиной не менее 1 м. Вместо защитного слоя из грунта можно устраивать бетонную плиту толщиной 10 - 15 см марки не менее 50. Для бурения скважин или забивки инъекторов в плите оставляются отверстия.
5.43. При нарушении нормального хода процесса нагнетания химических растворов в грунты нагнетание следует прекратить и возобновить только после устранения причин, вызвавших нарушения.
Нагнетание растворов допускается производить при температуре грунта в зоне закрепления не ниже 0 °С.
5.44. Для обеспечения качественной пропитки грунта при радиусах закрепления 0,7 м и более вязкость растворов силиката может быть снижена путем добавки пластификатора или подогрева до температуры 40 - 60 °С.
5.45. При газовой силикатизации порядок нагнетания растворов устанавливается проектом и уточняется в процессе контрольного закрепления. Последовательность нагнетания: углекислый газ, раствор силиката натрия и снова газ.
5.46. Для нагнетания углекислого газа в грунт применяются следующее оборудование и контрольно-измерительная аппаратура:
баллоны для газа;
углекислотные редукторы, оборудованные электрообогревательным элементом (рис. 26, табл. 8 прил. 19);
манометры высокого и низкого давления (цена деления не более 0,01 МПа);
весы для определения расхода газа с пределом взвешивания до 150 кг и с точностью не менее 0,1 кг (табл. 9 прил. 19);
понижающий трансформатор, обеспечивающий на низкой стороне напряжение 12 В;
напорные шланги с внутренним диаметром 12 - 19 мм, рассчитанные на давление до 1 МПа.
Нагнетание углекислого газа в грунт производится плавно в режиме заданного проектом давления, определенного при контрольных работах по закреплению грунтов.
5.47. Баллон с углекислым газом, оборудованный редуктором, устанавливается на весах. После взвешивания баллона газ через редуктор подается по шлангу к инъектору или инъектору-тампону. Во избежание промерзания редуктора последний прогревается в процессе работ электронагревательным элементом. По разнице массы баллона до и после нагнетания определяется расход газа.
Давление при нагнетании газа для активизации грунта не должно превышать 0,15 - 0,2 МПа, а при подаче газа для отверждения силикатного раствора находиться в пределах 0,4 - 0,5 МПа. Нарушение режима подачи газа и превышение предельных давлений могут привести к разрывам грунта, а следовательно, к нарушению однородности закрепления. Перерыв во времени между нагнетанием силиката и газа не должен превышать 30 мин. Расстояние между инъекторами или скважинами, через которые одновременно производится нагнетание газа, должно быть не менее 6 радиусов закрепления.
5.48. При инъекционном химзакреплении грунтов всеми способами сбрасывание давления в нагнетательных системах при окончании нагнетания должно производиться постепенно и медленно. Резкое сбрасывание давления может вызвать пробковое засорение перфорированной части инъекторов, значительно осложняющее производство работ.
После окончания инъекционных работ инъекторы извлекаются из грунта гидравлическими, реечными домкратами или другими приспособлениями грузоподъемностью 5 - 10 т (табл. 10 прил. 19). Во избежание выбивания растворов через использованные скважины последние тампонируются грунтом, смешанным с цементом в соотношении 8:1. В конце смены все оборудование, находящееся в соприкосновении с растворами, промывается горячей водой и продувается сжатым воздухом.
5.49. Вспомогательная цементация при силикатизации и смолизации грунтов под существующими сооружениями выполняется густыми растворами с В/Ц = 1 - 0,8. Для улучшения их свойств, а также в целях получения минимального водоотделения в раствор добавляется бентонит в количестве до 10 % веса цемента. Марка цемента не ниже 300.
Рабочий раствор приготавливается в последовательности вода - бентонит-цемент. Время перемешивания бентонита с водой в зависимости от его качества - 20 - 60 мин. Время перемешивания цемента 5 мин. Раствор должен отвечать следующим требованиям: плотность 1,48 - 1,52 г/см3, расплыв по конусу АзНИИ 16 - 20, водоотделение не более 2 - 3 %.
В течение смены должны отбираться образцы раствора для определения его характеристик, а также кубиковой прочности на 7-е и 28-е сутки.
5.50. Цементация производится через тампоны, разжимаемые в фундаментах. В тех случаях, когда выполнение этой операции затруднительно - глубокое заложение фундаментов, их незначительная мощность (плита), плохое состояние кладки - допускается установка тампона в обсадной трубе. С этой целью проектом должна быть предусмотрена цементация затрубного пространства обсадной трубы. После выстойки скважина разбуривается вновь.
5.51. Цементация должна производиться до условного отказа, за который принимается установившийся в течение 5 - 10 мин расход 0,5 л/мин при установленном проектом максимальном давлении. Однако, учитывая, что в условиях цементации под существующими сооружениями всегда существует опасность вывода подземных коммуникаций из строя из-за случайных выходов в них растворов, объемы закачиваемого раствора в скважину на практике ограничиваются обычно нормой в 3 - 6 м3. С этой же целью удельный расход снижается до 50 л/мин.
Службы эксплуатации сооружения обязаны следить за возможными выходами цементных растворов в систему подземных коммуникаций и каналов и в случаях выходов своевременно извещать об этом исполнителей цементационных работ.
5.52. Рабочее давление уточняется в ходе производства работ и обычно не превышает 0,2 - 0,3 МПа.
5.53. Нагнетание растворов выполняется, как правило, без перерывов. Остановка в процессе нагнетания допускается в следующих возможных случаях:
раствор обходит тампон и изливается из скважины;
раствор изливается из соседних скважин;
при выходе раствора через трещины на поверхность;
при выходе раствора в подземные коммуникации, каналы.
Во всех этих случаях тампон извлекается, скважине дается выстойка в течение 1 сут, после чего цементный камень разбуривается и нагнетание производится повторно.
5.54. После завершения работ на отдельных фрагментах обсадные трубы извлекаются из скважин, которые потом ликвидируются глино-цементным или цементно-песчаным раствором. Ликвидация скважин производится через опущенную на забой и постепенно поднимаемую трубу.
5.55. После инъекции тампон промывается водой. Непременное условие промывки - слив промывных вод в емкости, из которых они перекачиваются в общую емкость или зумпф на растворном узле, откуда жидкость вывозится автоцистернами в установленные заказчиками места слива. Эти же требования распространяются на промывку всей цементационной системы. Для этого проектом предусматриваются технологические линии перекачки промывных вод.
5.56. В ходе работ по данным исполнительной документации назначаются контрольные, а при необходимости и дополнительные рабочие скважины.
|
