Передвижные и стационарные цементационные установки
Различают передвижные и стационарные цементационные установки. Передвижные цементационные установки применяют при небольших и рассредоточенных объемах работ, а также при це­ментации подземных выработок, при работе на резко разня­щихся уровнях, в стесненных условиях при работе из потерн бетонных сооружений. Схема простейшей передвижной цемен­тационной  установки   (рис. 2.20) включает небольшой расходный склад цемента, водопровод, растворомешалку, цемента­ционный насос,
 
Передвижная цементационная установка    малой    производитель­ности
Рис. 2.20.  Передвижная цементационная установка    малой    производитель­ности 
а - при  процеживании  раствора;  б - при  работе   на   просеянном    цементе;   1- люк; 2 - склад   цемента;   3 - растворомешалки;   4 - растворонасос;   5 - всасывающий   шланг; 6 - водопровод;  7 - напорная  линия  растворопровода;  8 - возврат  циркуляции;  9 - хо­лостой сброс

растворопровод, регулировочное устройство давления и расхода. Давление и расход раствора регулируются краном: изменяя величину его открытия, изменяют тем самым объем сбрасываемого обратно в растворомешалку раствора. Давление нагнетания измеряют манометром, устанавливаемым на выбросном патрубке насоса.

Стационарные установки применяют при больших объемах инъекционных работ, в случаях приготовления сложной много­компонентной смеси, при большом (до 200 м) фронте инъек­ционных работ с одной позиции и при круглогодичном их производстве. Как правило, устройства стационарной установ­ки располагают в несколько ярусов, сообразуясь с рельефом местности. В верхнем ярусе размещают устройства по приемке, хранению,   дозировке   и   подаче   материалов   (цемента, глины, песка и др.), а ниже располагают смесители и растворонасосы. Стационарные цементационные, установки размещают во вре­менных зданиях. Зимой в них поддерживают положительную температуру.
Цементационную установку оборудуют одним или несколь­кими смесителями, которые должны обеспечивать быстрое пе­ремешивание и получение однородного инъекционного раствора в течение всего времени нагнетания.

Процесс приготовления раствора состоит из дозирования его компонентов, загрузки их в растворомешалку, перемешива­ния для получения однородной массы и поддержания раствора в рабочем состоянии (во избежание его расслаивания) до тех пор, пока он не будет инъецирован в грунт.  Для приготовления и перемешивания раствора применяют различные растворомешалки и смесители (табл. 2.15).

 
Технические данные смесителей и растворомешалок

Растворомешалка лопастная типа ЛРМ выполнена в виде одиночного вертикального бака или спаренных вертикальных баков вместимостью 200-1000 л, внутри которых вращается ло­пастное перемешивающее устройство. Выбор вместимости предопределяется поглощением раствора закрепляемым грун­том. В работе удобны растворомешалки малой вместимости, но высокооборотные.

Высокооборотные пропеллерные и турбинные раствороме­шалки с частотой вращения 400-600 мин-1 обеспечивают быстрое приготовление однородного раствора и дополнитель­ное измельчение цемента.

Смесители должны работать с такой производительностью, чтобы цементационная  установка  действовала  без  перерыва. Для обеспечения этого необходимо иметь два параллельно ра­ботающих   смесителя.   Пока   один   резервуар  опорожняется,    в другом приготовляется раствор.

Перемешивание  раствора  в  турбулентном смесителе С-868 осуществляется   ротором   специальной   конструкции, представляющим собой своеобразное рабочее колесо насоса с увеличенной в несколько раз высотой лопаток. В нижней части смесите­ля вследствие беспорядочного движения частиц при отскоке их от стенок бака и лопаток вращающегося с большой частотой   ротора    происходит    интенсивное    вихревое    перемешивание раствора.

В высокотурбулентном смесителе фирмы СИФ смешивание, раствора происходит под действием вращающихся с большой частотой и в противоположных направлениях двух вертикальных параллельных цилиндров. Смеситель работает лишь с порошком цемента или сухой глины, а также с заранее подготовленным и введенным в смеситель раствором комовой глины с необходимыми добавками.  
В   лаборатории   цементации   оснований   гидросооружений  ВНИИГ    им. Б. Е. Веденеева    разработан   высокооборотный (2000 мин-1) турбулентный смеситель с ротором, снабженным сферическими лопатками.

Большая частота вращения ротора обеспечивает высокую диспергацию цемента, приводя раствор в коллоидное состояние, что способствует его прониканию в мельчайшие поры грунта. Такие смесители рекомендуются для приготовления растворов при закреплении мелких песков. Время перемешивания в этих смесителях в зависимости от отношения В/Цсоставляет от 15 до 90 с, что примерно в 20 раз меньше, чем в обычных смесителях. Во всех высокооборотных смесителях турбу­лентного типа большая частота вращения ротора наряду с диспергацией цемента вызывает повышение температуры раствора,  что  способствует  образованию  суспензий   цемента.

Для приготовления больших объемов густых растворов применяют   мешалки   непрерывного   действия   с   горизонтальным вращающимся валом, лопасти на котором не только перемеши­вают раствор, но и перемещают его к насосу.

Для приготовления глинистых исходных растворов приме­няют горизонтальные цепные или лопастные глиномешалки, а также фрезерно-струйные мельницы. Комовую глину с максимальным размером комьев до  250 мм или порошкообразную глину через бункер непрерывно подают во фрезерно-струйную мельницу, где ее захватывают лопасти ротора. При перемещении материала   вдоль   диспергирующей   плиты происходит первичное измельчение глинистых агрегатов. Более тонкое их измельчение происходит при ударе струй, выбрасы­ваемых лопастями ротора, о выходную решетку, а также при последующем перемещении суспензии вдоль решетки и проходе ее через отверстия, в решетке.

Перекачка и нагнетание простых и сложных инъекционных растворов производятся плунжерными насосами типа С, а так­же поршневыми грязевыми и диафрагмовыми насосами. Насо­сы в комплекте цементационной установки выбирают по тре­буемой максимальной подаче и давлению. При этом необходи­мо    учитывать,    что    при    перекачке   вязких   инъекционных

Технические данные насосов

 растворов подача насоса на 20% и более ниже паспортной. Технические данные некоторых насосов приведены в табл. 2.16.

Насосы типа С бывают одно- и двухплунжерные. Одно­плунжерные насосы этого типа работают с неравномерной по­дачей раствора при резких колебаниях давления. Поэтому их можно применять лишь на неответственных работах, при за­ливке крупных пустот грубыми растворами, при небольших давлениях. Для равномерной подачи раствора лучше приме­нять двухплунжерные (двухцилиндровые) насосы. Для еще большего выравнивания толчков соединяют два насоса двойно­го действия. Такой двухцилиндровый насос двойного действия работает практически без толчков. Для выравнивания давле­ния у насосов в напорной линии ставят воздушный колпак. Раствор, попадая в колпак, сжимает воздух, а во время хода всасывания, когда поршень не подает раствора, воздух, расширяясь, вытесняет раствор в напорную линию.

Инъекционные растворы поступают от насоса к скважине по стальным трубам или резиновым шлангам, сечение которых выбирают в соответствии с их проектной пропускной способ­ностью. Растворопроводы должны быть прочными и удобными в эксплуатации. При давлении до 0,8-1 МПа применяют обыч­ные водопроводные трубы, а при больших давлениях - сталь­ные бесшовные (цельнотянутые) трубы. Звенья стальных труб соединяют либо муфтами на резьбе, либо быстроразъемными накидными гайками. Часто в качестве растворопроводов при­меняют резиновые шланги, стенки которых состоят из несколь­ких слоев прочной ткани, склеенных резиной. Такие шланги применяют на давление до 2-2,5 МПа. Шланги на давление 4-6 МПа и более защищены снаружи спиралью из стальной проволоки.

Резиновые шланги соединяют специальными точеными металлическими патрубками, на которых их закрепляют несколькими витками проволоки. Во избежание порчи труб и шлангов их помещают в желоба или прикрывают досками. После работы трубы тщательно промывают, а шланги промывают, свертывают в бухты и убирают.