Глубинное смешивание грунта (Deep Soil Mixing - DSM)
Технология глубинного смешивания грунта (Deep Soil Mixing - DSM), предложена впервые в Японии в начале 50-х годов 20 века, а в СССР в начале 60-х годов, и всё чаще находит применение в мире. Наиболее широко применяется метод влажного смешивания грунта (wet mixing methods - WMS), как наиболее универсальный и подходящий для всех типов грунта.
СУТЬ МЕТОДА
Основной целью процесса смешения является равномерное рассеивание связующих элементов в грунте с целью быстрого и продуктивного получения химической реакции гидратации.
Метод мокрого смешивания грунта позволяет устанавливать на месте буронабивные сваи (грунтоцементные колонны) диаметром от 400 мм до 1200 мм (определяется диаметром инструмента) и максимальной длиной 26 м. Данный метод является альтернативным вариантом струйной цементации грунтов (jet grouting).
Различают две схемы устройства грунтоцементных свай: по первой подача цементной суспензии осуществляется в процессе погружения инструмента до проектной отметки (прямой ход) или в процессе извлечения инструмента (обратный ход), а по второй – как при прямом, так и обратном ходе инструмента. Схема устройства, состав и количество подаваемой смеси подбирается в зависимости от требуемых параметров цементогрунта, обеспечивая при этом необходимые прочностные характеристики. Количество закачанной цементной смеси назначается из расчёта на один погонный метр колонны. Прочностные характеристики определяются объемом поданной суспензии, грунтовыми условиями и консистенцией полученной смеси. Для достижения лучших результатов уплотнения грунтоцементных колонн, процесс перемешивания повторяется несколько раз. Повышенние плотности цементогрунта достигается путём добавления в смесь бетонита.
Контроль параметров грунтоцемента по технологии DSM ведётся во время всего периода изготовления, а также после её выполнения. При производстве работ фиксируют длинy ствола колонны, скорость врращения смесителя, скорость погружения смесителя и количество закачанной цементной смеси. Прочность цементо-грунта подлежит обычным испытаниям на стандартных кубиках.
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
- устройство буронабивных свай;
- закрепление (стабилизация) грунтов оснований зданий и сооружений;
- устройство ограждений котлованов (альтернатива классическому методу "стена в грунте" и буросекущимся сваям);
- создание противофильтрационных завес;
- усиление (укрепление) склонов, откосов, дорожных насыпей;
- контурное усиление фундаментов;
- снижения вибраций машин с динамическими воздействиями.
ТИПЫ ГРУНТА
Применение технологии влажного смешивания наиболее эффективно и целесообразно в песчаных и супесчаных грунтах. Наличие грунтовых вод не является противопоказанием к применению метода. В связных грунтах более эффективен сухой метод с применением негашенной извести и цемента.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ
В соответсвии с рисуноком 1 основными операциями являются:
1. Расположение смесительного инструмента над местом бурения.
2. Погружение смесительного инструмента в грунт с частотой вращения шнека 20-80 об/мин. Бурение происходит без сотрясений с одновременной подачей цементной смеси из так называемого монитора, находящегося на конце буровой трубы.
3. По мере погружения смесительного инструмента на требуемую глубину осуществляется размельчение и перемешивание грунта с подаваемой под давлением 2-10 атм. цементной суспензией с В/Ц от 0,5 до 1,2. После достижения проектной отметки нижнего конца, наступает фаза формирования колонн DSM.
4. В процессе извлечения инструмента из скважины полученная смесь грунта и суспензии смешивается повторно и уплотняется.
5. Готовая свая, полученная методом мокрого смешивания грунта, теперь необходимо выждать время для ее застывания (рисунок 2).
При необходимости для армирования грунтоцементных колонн используют двутавровые профиля, стальными трубы или отдельные арматурные стержни.
Рисунок 1– Технологическая последовательность работ
Рисунок 2 – Готовая свая после откопки
ОБОРУДОВАНИЕ
Смесительный инструмент монтируется на высокоскоростном буровом приводе серии «MDBA» буровой установки «ABI 14-17» (рисунок 3) с подвешенным аппаратом подачи суспензии. В буровых приводах серии «MDBA» не используется зубчатая передача, что позволяет избежать таких отрицательных моментом, как шум, повышенный износ, постоянная необходимость в техническом обслуживании и контроле. Соединение инструмента с буровым приводом серии «MDBA» выполнено с применением выдвижных штанг. Впрыскивающий насос осуществляет подачу суспензии через шарнирное соединение бурового привода непосредственно в полый наконечник смесительной головки.
Рисунок 3 – Буровая установка ABI 14-17
Инструмент (рисунок 4), представляющий собой смесительную головку, состоящую из буровой трубы, поперечных балок и наконечника спирального бура, диаметр инструмента составляет 800 мм и сконструирован в соответствии с геологическим строением грунта.
Рисунок 4 – Породоразрушающий инструмет диаметром 800мм.
ПРЕИМУЩЕСТВА
- Отсутствие вибраций — может применяться в местах с высокой концентрацией построек и в жилых районах.
- Низкие шумы — благодаря особой конструкции бурового привода без применения механизма зубчатой передачи уровень шума сведен к минимуму.
- Производительность — высокая частота вращения шнека увеличивает суточную производительность бурового оборудования.
- Экономичность — снижение затрат за счет малого расхода цемента, использование местного наполнителя, отсутствия необходимости в выемке грунта, экономичнее струйной цементации грунтов (jet grouting).
- Экологичность — отсутствие необходимости в подвозе наполнителя и вывозе грунта с места работ, а также в утилизации и переработке загрязненного грунта.