Цементация песчаных грунтов

Классический способ цементации долгое время считали при­годным для закрепления лишь трещиноватых скальных пород и гравийно-галечных отложений. Относительно возможности применения цементации для закрепления песчаных грунтов до настоящего времени нет единого мнения. Считают, что чисто це­ментные растворы пригодны для цементации обычного крупно­го песка   с коэффициентом   фильтрации   более 120 м/сут. Это ограничение   связано с тем, что   проникание частиц цемента в, поры грунта возможно лишь   при определенном    соотношении между размерами пор грунта    и частиц цемента, при опреде­ленном зерновом составе песка и т. д. Максимальную крупность  частиц d, которые могут перемещаться в порах грунта, опреде­ляют по уравнению А. Н. Патрашева:

      (2.14)

где  - средний диаметр пор грунта, значение которого можно определить по формуле М. Павшича

 

      (2.15)

где:     - коэффициент разнозернистости грунта;
            - коэффициент пористости грунта;
        -размер частиц грунта, мельче которых в его составе содержится 17% по массе.                                                                             
Важным критерием, характеризующим возможность цемен­тирования песка с достижением его надежного закрепления, является условие

             (2.16)
 

где    - размер частиц песка, мельче которых в его составе содержится 15% по массе;
          - размер твердых частиц в инъекционном растворе, мельче которых в его составе содержится 85% по массе.
Границы применения способа цементации для закрепления песчаных грунтов   при использований растворов    на цементах обычного помола иллюстрируются графиком, приведенным на рис. 2.15.

Области цементируе­мых песков

Рис. 2.15. Области цементируе­мых песков
1 - граница области цементируе­мых песков; 2 - граница промежу­точной области; 3 - кривая грану­лометрического состава портландце­мента марки 400; 4 - то же, после 10 -минутного вибропомола

В опытах по цементации крупного песка с коэффициентом фильтрации от 100 до 250 м/сут использовали чисто цементные растворы с пластифицирующими добавками (0,5-1% ССБ) или поверхностно-активными добавками гидрофобного типа, облегчающими проникание раствора в поры грунта.
 
Экспериментальные исследования, проведенные во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, показали, что использование цементно-коллоидных пластифицированных растворов расширяет область применения способа цементации, позволяет закреплять не толь­ко крупный, но и мелкий песок и что добавки гидрофильного и гидрофобного типов при их совместном введении оказывают более сильное пластифицирующее действие, чем каждая из них в отдельности. Так, для закрепления песка с коэффициентом фильтрации от 50 до 100 м/сут рекомендуется раствор на пред­варительно диспергированном цементе с добавкой комбиниро­ванных поверхностно-активных веществ гидрофильного и гидро­фобного типов, а также предварительно пептизированного гли­нистого раствора. Соотношение в растворе компонентов Ц/Гможет быть следующим: 1:1; 1:1,5 и 1:2,3. Для закрепления песка с коэффициентом фильтрации от 30 до 50 м/сут рекомен­дуются жидкие глиноцементные растворы, приготовленные на жирных глинах и цементах, диспергированных в вибромельни­цах или высокооборотных смесителях, с цементно-глинистым от­ношением 1:2,3 или 1:4. При отсутствии жирных глин вводят добавку 3-5% бентонита  (от массы цемента).
 
Инъекцию раствора в песчаные грунты производят последо­вательно по зонам одним из следующих способов:
 
1)  снизу  вверх - восходящими зонами;
 
2)   сверху вниз - нисходящими зонами;
 
3)    через   манжетную   колонну труб.