Строительство на участках со сложными инженерно-геологическими условиями требует специальных подходов к подготовке оснований. Одним из наиболее эффективных решений является инъектирование грунта — комплекс технологий, позволяющих повысить несущую способность и водонепроницаемость массива без демонтажа существующих конструкций.
Что такое инъектирование грунта? Это процесс нагнетания специальных вяжущих растворов (цементных, силикатных, полимерных) в поры и трещины грунтового массива через предварительно пробуренные скважины — инъекторы. Раствор заполняет пустоты, связывает частицы и формирует монолитное тело с улучшенными физико-механическими характеристиками.
Данная технология востребована при реконструкции зданий, устранении аварийных деформаций фундаментов, строительстве подземных сооружений и противофильтрационных завес. В настоящей статье рассмотрены основные методы инъектирования грунтов, область их применения, нормативное регулирование и ценообразование.
Инъектирование грунтов — определение и сфера применения
Инъектирование грунтов — это технологический процесс, при котором в массив грунта через систему скважин или инъекторов под давлением подается вяжущий состав. Целью является повышение прочности, снижение деформируемости и уменьшение водопроницаемости обрабатываемого массива. Процедура применяется как для вновь возводимых объектов, так и для эксплуатируемых зданий, где требуется усиление грунта под фундаментом инъектированием.
Основные задачи, решаемые посредством инъекционных технологий:
- повышение несущей способности основания перед устройством фундаментов;
- ликвидация неравномерных осадок существующих зданий и сооружений;
- создание противофильтрационных завес для защиты котлованов и подземных конструкций;
- стабилизация грунтов при строительстве тоннелей и коллекторов;
- ликвидация карстовых полостей и суффозионных каналов.
Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве позволяет выполнять работы в стесненных городских условиях, вблизи существующей застройки, без вибрационных и ударных воздействий на прилегающие конструкции.
Какие типы грунтов позволяет укреплять инъекционный метод
Выбор конкретного метода и состава зависит от литологии, гранулометрии и гидрогеологических условий площадки. Спектр весьма широк и охватывает большинство дисперсных и скальных пород.
- Песчаные и гравийные грунты — высокая пористость и проницаемость позволяют использовать цементные и цементно-песчаные растворы путем пропитки (перемеационная инъекция).
- Пылеватые и мелкозернистые пески — для них применяются микроцементные суспензии и химические растворы (силикатные, акрилатные), способные проникать в мелкие поры.
- Глинистые и суглинистые грунты — используются методы компенсационного нагнетания, разрывного инъектирования (фрэк-грутинг) и струйной цементации, поскольку низкая проницаемость исключает пропитку.
- Скальные и полускальные породы — инъектирование трещин и пустот цементными растворами для создания водонепроницаемой завесы.
- Техногенные и насыпные грунты — закрепление неоднородных по составу толщ методом струйной цементации или компенсационного нагнетания.
Таким образом, инъекционные технологии применимы практически к любому типу грунтового основания при условии грамотного проектирования и подбора рецептуры раствора.
Инъекционные методы закрепления грунтов
Современная геотехническая практика выделяет несколько принципиально различных способов инъекционной обработки грунтовых массивов. К инъекционным методам закрепления грунтов относятся следующие технологии.
Перемеационное (пропиточное) инъектирование
Раствор подается под контролируемым давлением и заполняет естественные поры и каналы без нарушения структуры грунта. Этот инъекционный способ закрепления грунтов наиболее эффективен для песков и гравелистых пород с коэффициентом фильтрации не менее 10⁻³ см/с. В качестве инъекционных составов используются цементные суспензии, микроцементы, силикатные и полимерные растворы.
Струйное инъектирование грунтов (Jet Grouting)
Струйное инъектирование грунтов (или струйная цементация) основано на разрушении структуры грунта высоконапорной струей цементного раствора с последующим перемешиванием и формированием грунтоцементного элемента (сваи, панели, завесы). Высоконапорная инъекция обеспечивает давление на мониторе от 30 до 60 МПа, что позволяет обрабатывать грунты любого типа, включая глины и техногенные отложения. Технология подразделяется на три системы: однокомпонентную (jet 1), двухкомпонентную (jet 2) и трехкомпонентную (jet 3), отличающиеся количеством подаваемых сред и диаметром формируемых элементов.
Компенсационное нагнетание (Compaction Grouting)
Метод инъекционного уплотнения грунта предполагает подачу жесткого (малоподвижного) цементно-песчаного раствора, который не проникает в поры, а формирует в массиве уплотненные «луковицы», раздвигая окружающий грунт и повышая его плотность. Применяется для подъема осевших фундаментов, заполнения пустот и компенсации осадок при тоннелепроходке.
Разрывное инъектирование (Fracture Grouting)
При данном способе раствор подается под давлением, превышающим предел прочности грунта на разрыв. В результате в массиве формируются тонкие линзообразные включения, которые армируют и уплотняют прилегающие слои. Метод используется для управления деформациями при инъекционном упрочнении глинистых и илистых грунтов.
Инъектирование грунтов основания манжетными тампонами (TAM)
Инъектирование грунтов основания с применением манжетных (тампонажных) колонн TAM — tube-à-manchette — позволяет проводить многоэтапную обработку на заданных глубинах с контролем объема и давления на каждом горизонте. Метод широко применяется для закрепления оснований при реконструкции исторических зданий, а также для создания противофильтрационных экранов.
Инъектирование грунта под фундаментом — технология производства работ
Инъектирование грунта под фундаментом является одной из наиболее востребованных операций при реконструкции и усилении зданий.
Общая последовательность выполнения работ:
- Инженерно-геологические изыскания и проектирование. На основании данных о геологическом строении, гидрогеологических условиях и техническом состоянии фундамента разрабатывается проект инъектирования с указанием расположения скважин, давлений нагнетания, рецептуры раствора и ожидаемых результатов.
- Бурение скважин. Скважины располагают по сетке, рассчитанной проектом. Диаметр бурения составляет от 40 до 200 мм в зависимости от метода. При работе вблизи существующих фундаментов применяется безвибрационное бурение малогабаритными станками.
- Приготовление раствора. Инъекционный состав готовится на площадке в смесительных установках (миксерах) непосредственно перед нагнетанием. Контролируются водоцементное отношение, плотность и растекаемость суспензии.
- Нагнетание. Раствор подается через инъекторы или манжетные колонны с контролем давления и расхода. Параметры фиксируются в режиме реального времени, что позволяет оперативно корректировать технологический процесс.
- Контроль качества. После набора прочности выполняются контрольные испытания (статическое зондирование, отбор кернов, штамповые испытания) для подтверждения достигнутых параметров.
Грамотно организованная технологическая цепочка обеспечивает стабильный результат и минимальное воздействие на окружающую застройку.
Нормативная база — СП по инъектированию грунтов
Проектирование и производство работ по инъекционному закреплению грунтов регулируется рядом действующих нормативных документов. СП на инъектирование грунтов включают:
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» — общие требования к проектированию оснований, в том числе усиленных инъекционными методами;
- СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» — требования к производству работ по закреплению грунтов;
- ГОСТ 32804-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Инъекционное закрепление грунтов» — терминология и классификация методов;
- СП 291.1325800.2017 «Конструкции грунтоцементные. Правила проектирования» — требования к проектированию грунтоцементных элементов, выполняемых методом струйной цементации.
Соблюдение требований нормативной базы — обязательное условие для обеспечения безопасности и надежности выполняемых работ. Проектная организация обязана ссылаться на действующие СП при разработке проекта инъектирования.
Инъекционное усиление грунтов — цена и формирование сметы
Цена работ на инъекционное усиление грунтов определяется совокупностью факторов и не может быть рассчитана по единому прайсу. Стоимость инъектирования грунтов зависит от следующих параметров:
- выбранная технология (струйная цементация, компенсационное нагнетание, перемеационная инъекция и др.);
- объем обрабатываемого массива и глубина обработки;
- расход инъекционного раствора на погонный метр скважины;
- количество и расположение скважин;
- сложность геологических условий и наличие грунтовых вод;
- удаленность объекта и логистика доставки оборудования;
- необходимость геотехнического мониторинга в процессе и после завершения работ.
Смета на инъектирование грунтов составляется на основании проектной документации и включает стоимость материалов (цемент, бентонит, химические добавки), арендную плату за буровое и нагнетательное оборудование, затраты на оплату труда, транспортные расходы и накладные. Ориентировочная стоимость работ по струйной цементации составляет от 8 000 до 25 000 рублей за погонный метр сваи в зависимости от диаметра и глубины. Для инъектирования цементными растворами — от 3 000 до 12 000 рублей за погонный метр скважины.
Точный расчет стоимости возможен только после проведения инженерных изысканий и разработки проекта. Рекомендуется обращаться к специализированным геотехническим организациям для получения коммерческого предложения.
Инъектирование грунтов — услуги компании «Геобилдинг»
Геотехническая компания «Геобилдинг» выполняет полный цикл работ по закреплению грунтов на территории Пермского края и за его пределами. Инъектирование грунтов в Перми и других регионах России осуществляется с применением двух ключевых технологий:
Струйная цементация (Jet Grouting). Формирование грунтоцементных элементов диаметром от 0,4 до 2,5 м на глубину до 30 м и более. Технология применяется для устройства фундаментов, подпорных конструкций, противофильтрационных завес и усиления оснований под существующими зданиями.
Инъекционное крепление грунтов (Deep Injection). Нагнетание цементных и цементно-бентонитовых растворов для укрепления и водоизоляции грунтового массива. Метод применяется для заполнения карстовых полостей, закрепления оснований фундаментов и создания противофильтрационных экранов.
Компания располагает собственным парком бурового и нагнетательного оборудования, квалифицированным персоналом и опытом реализации проектов различной сложности.
Заключение
Инъекционные технологии закрепления грунтов — надежный и проверенный инструмент решения широкого круга геотехнических задач. Грамотный выбор метода, точное проектирование и профессиональное исполнение обеспечивают долгосрочную устойчивость оснований и фундаментов. При планировании работ по усилению грунта под фундаментом инъектированием следует привлекать специализированные организации, имеющие опыт, оборудование и допуски СРО.
Источники
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*.
- СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты». Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87.
- СП 291.1325800.2017 «Конструкции грунтоцементные. Правила проектирования».
- ГОСТ 32804-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Инъекционное закрепление грунтов».
- Малинин А. Г. Струйная цементация грунтов. — М.: Стройиздат, 2010.
- Ильичев В. А., Мангушев Р. А. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения. — М.: АСВ, 2016.
