Цементация оснований

Цементация применяется:

- при устройстве цементационных противофильтрационных глубоких завес для снижения фильтрационного давления на подошву бетонных сооружений, для снижения фильтрационных расходов и защиты грунтов основания от суффозии;

- для повышения прочности и монолитности основания на глубину 5 ÷ 10 м (укрепительная цементация);

- для повышения прочности и водонепроницаемости контактного шва между бетоном сооружения и породой основания (связующая цементация).

Выполнению цементации оснований предшествуют тщательные инженерно-геологические изыскания, а при необходимости производят опытную цементацию. Разведочным бурением изучается строение основания, трещиноватость и зерновой состав пород, их коэффициент фильтрации и удельное водопоглощение, наличие грунтовых вод и их химический состав.

Коэффициент фильтрации k _ф определяется по данным откачки воды из опытной скважины при наличии двух наблюдательных скважин по формуле:

(&&)

где Q᾽ - дебит скважины;

Х1 и Х2 – расстояние от опытной скважины до наблюдательных скважин;

У2 и У1 - отметки уровней воды в наблюдательных скважинах.

Удельным водопоглощением q, м/мин называется расход воды Q, л/мин в скважине, отнесенный к 1 м ее длины l и 1 м напора нагнетания Н:

q= Q᾽ /Нl

Удельное водопоглощение определяется при двух – трех ступенях напора и установившихся расходах воды.

Цементацию целесообразно производить при удельном водопоглощении скальных пород более 0,01 л/мин. По этому инженерно-геологическая разведка ограничивается той глубиной, на которой удельное водопоглощение меньше этой величины. В аллювиальных грунтах разведка ведется на всю мощность отложений, но не более 1,5 ÷ 2-х напоров на сооружение. Глубина разведки под укрепительную цементацию ограничивается отметкой, на которой напряжения в породе меньше ее прочности в 1.5 ÷ 2 раза.

Толщина завеса определяется допустимым градиентом напора на завесе равным Iк. доп =10.

Завесы, в зависимости от толщины, могут быть одно – и многорядные. Толщина многорядной завесы с глубиной уменьшается. За толщину завесы принимают 0,7 ÷ 0,8 среднего расстояния меду скважинами при однорядной завесе и расстояния между крайними рядами скважин плюс 0,4 расстояния между скважинами в крайних рядах с каждой стороны при многорядной завесе.

Расстояние между скважинами R в ряду можно назначить по формулам:

Для песков

=2,32) (&&)

Для скальных пород

(&&)

Где и - давление нагнетания на забое скважины и давление подземных вод, м.в.ст.;

- коэффициент неоднородности грунта;

– начальное напряжение сдвига структурной жидкости;

А – число, характеризующее коэффициент гидравлического сопротивления (определяется опытным путем);

- коэффициент проницаемости среды;

- коэффициент, равный отношению проницаемости структурной жидкости к проницаемости воды в пористой среде;

- средняя толщина трещины.

Давление нагнетания при цементации может меняться в широких пределах: от 0,2 до 12 Мпа. При этом, чем выше давление, тем большее количество воды удаляется раствором, тем больше расширяются трещины, улучшается их заполнение раствором, улучшается сцепление осадка со стенами трещин, сокращается объем бурения. Однако высокое давление опасно для верхних слоев горных пород. При высоком давлении может возникнуть разрыв породы и образование новых трещин, может возникнуть прорыв раствора на поверхность. Максимальную величину давления нагнетания устанавливают экспериментально, при этом тщательно следят за деформациями верхних слоев породы.

Дата добавления: 2014-01-03